電池與能源材料
關於作為負極材料的矽（Si）的敘述，下列何者正確？
- A理論電容量比石墨小，但充放電時的體積變化在1%以下而幾乎沒有，因此壽命長
- B理論電容量約為石墨的10倍，但吸收鋰後體積膨脹3倍以上，容易劣化
- C理論電容量與石墨大致相同，但電子導電性如金屬般高，適合快速充電
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正確答案：B. 理論電容量約為石墨的10倍，但吸收鋰後體積膨脹3倍以上，容易劣化
Si 與鋰形成合金，在室溫下反應到 Li₁₅Si₄ 時，以 Si 質量計約為3600 mAh/g，具有石墨（372 mAh/g）約10倍的理論電容量。然而吸收鋰後體積會膨脹約3〜4倍，因此反覆充放電時粒子破裂而電性孤立，在新露出的表面上電解液分解而重新形成 SEI（固態電解質界面膜），鋰逐漸流失。所以實用上會在石墨中混入少量 Si 或 SiO，或將其奈米粒子化，以抑制膨脹的影響。幾乎沒有體積變化是鈦酸鋰（Li₄Ti₅O₁₂）的特徵，石墨也只有約10%。Si 的電子導電性低，適合快速充電的說明也是錯誤的。