鋰離子電池能量密度提升可以從電池結構、電池材料兩大領域進行優(yōu)化。從電池材料方面來看，正極材料、負極材料均會影響鋰離子電池的能量密度。傳統(tǒng)鋰離子電池負極材料采用石墨，石墨負極理論容量有限，目前開發(fā)已接近極限，難以進一步提升，高容量硅基負極材料因此受到關注。
 　　在鋰離子電池充放電過程中，正極材料中的鋰離子脫嵌，通過電解液移動到負極存儲，實現(xiàn)充電，負極材料的鋰離子釋放移動到正極嵌入，實現(xiàn)放電。負極材料能夠存儲與釋放的鋰離子數(shù)量，直接影響鋰離子電池能量密度。石墨負極的理論容量為372mAh/g，而硅基負極的理論容量達到4200mAh/g。硅基負極理論容量高，是一種高容量負極材料。因此高容量硅基負極材料成為下一代鋰離子電池負極材料的理想選擇之一。
　　除高容量特征外，硅基負極材料也具有優(yōu)良的安全性。石墨的嵌鋰電位接近鋰金屬的沉積電位，在石墨負極表面，鋰離子存在以鋰金屬的形式析出的可能性，持續(xù)生長會產(chǎn)生鋰枝晶，造成鋰離子電池安全性下降。而高容量硅基負極材料在充電時，可以避免表面析鋰現(xiàn)象，與石墨負極相比，安全性更高。
　　預計2025年，全球高容量硅基負極材料市場規(guī)模將達到300億元左右。高容量硅基負極材料主要包括硅氧負極材料、硅碳負極材料兩條技術路線。硅氧負極材料循環(huán)穩(wěn)定性較好、能量密度高、倍率性能較好；硅碳負極材料能量密度高、首次效率高、倍率性能較好、快充性能優(yōu)異。
　　在電子、汽車等領域對電池能量密度要求不斷提高背景下，高容量硅基負極材料開發(fā)與應用需求迫切�，F(xiàn)階段，我國高容量硅基負極材料相關布局企業(yè)數(shù)量較多，主要包括寧德時代、天目先導、比克電池、貝特瑞、杉杉股份、國軒高科、正拓能源、億緯鋰能、江西紫宸、深圳斯諾、硅寶科技等。我國小米、華為、vivo等手機品牌，以及蔚來、廣汽埃安等新能源汽車品牌，均有產(chǎn)品搭載使用高容量硅基負極材料的電池。
    但高容量硅基負極材料研制也存在難題，例如硅碳負極的體積膨脹率較高導致循環(huán)性能較差，硅氧負極材料的首次效率較低導致克容量有所減少，因此高容量硅基負極材料的技術工藝依然面臨著優(yōu)化問題。中國五礦集團有限公司開發(fā)了一種高容量硅基負極材料，克容量≥450mAh/g，首次效率≥87%，常溫1C循環(huán)800周容量保持率≥80%。