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采用Si基材料作为锂离子电池的阳极材料，符合锂离子发展的趋势，符合高端电子器件和动力车对电池的要求。但是由于Si基材料具有体积变化大和电子导电率低两大缺点，目前尚未产业化。但随着科学技术的发展，特别是纳米技术的发展，这两大缺点正在得到逐步解决。在学术上已基本解决以上两个缺点。但是，采用学术上的方法来进行产业化，成本非常高，难于产业化。基于此，迫切需要开发一种既有效，又低成本，并且为绿色的合成高端Si基材料的方法。本项目研发Si基纳米材料正是基于以上考虑而展开的。由于Si基锂离子阳极材料在国内外尚未产业化，因此，项目的本身就具有很大的开创性。 采用纳米材料作为锂离子电池阳极材料，是本项目的一大特色。纳米材料具有比块状材料许多的优势，比如更大的比表面积、更高的表面活性、电子和离子的传输更快、由于Si与Li反应所产生的体积变化而导致的粉化问题可以得到缓解等。这些性能，可以提升电池的容量性能、循环性能和倍率性能。 采用碱腐蚀的方法制备Si多孔材料和网状TiO2纳米材料，方法简单、易于控制、耗能低、无污染，是一种绿色的材料制备方法。而对于水热法，学术上已获得了非常成熟的发展。但是在产业化上，鲜有见闻。这主要是由于在较高的温度下，反应器内具有很大的压力而造成的技术难点。在本项目中，通过采用耐压材料、设置内部和外部安全装置、实时控制反应器的温度和压力等的措施，使这种操作简便、节能、绿色的功能强大的材料制备方法推向产业化。另外，为了提升材料制备的效率，可进行微波加热处理。微波合成方法也是一种高效的材料制备方法。 Si的多孔形貌，是一种高级的结构，其可以大大减小Si体积变化而导致的粉化现象。并且多孔结构的比表面积很大，表面具有非常多的反应点位，可以加快电极反应的过程，获得良好的倍率性能和高的容量性能。而网状TiO2纳米材料，其本身的精细的结构也属创新点。这种由纳米线自组装成的三维网状结构，提供Li离子多通道的传输，大大提升Li离子的运送速率，从而提高电池的倍率性能。而在其表面进行碳或其他导电剂的修饰，还可以获得多通道的电子传导率。因此，可以同时提高电子和离子的传导率，大大改善了电极的电化学性能。 以所制备的Si基纳米复合物作为锂离子电池的阳极材料，搭配传统的锂离子电池的正极材料，比传统采用碳为负极材料的锂离子电池相比，可以大大提升锂离子电池的容量，满足高端电子器件对高容量电池的要求。因此，可以大大提升国内甚至国际锂离子电池的竞争力。