锂电池的性能受到负极材料性能的制约，而硅的理论容量和安全性高于石墨，被认为是最有前途的锂电池负极材料。硅藻土的主要成分是二氧化硅，具有良好的孔结构。使用硅藻土作为硅基阳极材料具有天然的优势。
图1锂电池的组成1.硅藻土的多孔结构
硅藻土是一种生物硅质沉积岩，主要由古硅藻遗骸组成，化学成分主要为SiO2。硅藻土具有独特的多级孔结构，孔径以大孔为主，含少量中孔，孔径分布范围宽，孔结构优异，是一种优良的锂电池负极材料。
图2硅藻土的多孔结构2.硅藻土制备多孔硅。
以吉林某地硅藻土为原料，经粉碎、高温煅烧(550℃)、油浴(98℃)得到纯白硅藻土(二氧化硅)。
将硅藻土(二氧化硅)和镁粉混合均匀，高温(650℃)煅烧，盐酸洗涤，干燥，得到多孔硅，呈灰黑色。
3.硅藻土和硅的XRD分析
图3不同阶段硅藻土的XRD图谱硅藻土各提纯步骤的XRD如上图3所示，其中图3 a是经过550℃煅烧的硅藻土，与原土相比烧掉了有机杂质；图3 b显示了在98℃油浴中酸洗后的硅藻土。可以发现硅藻土中已明显出现无定形二氧化硅。此时，矿物杂质如al和Fe作为可溶性盐被除去，并获得高纯度二氧化硅。图3 c显示提纯后的硅藻土与金属镁按一定质量比混合，混合后金属镁的衍射峰非常明显；图3 d显示了镁热还原后从下部获得的元素硅的衍射峰。可以清楚地看到，此时SiO2和金属镁之间的反应非常充分，并且获得了氧化镁和硅的混合物。然后经过酸洗、离心等处理得到高纯硅。
4.硅藻土多孔硅与工业硅的循环性能比较。
它含有硅藻土和棒状藻类，具有特殊的介孔孔道结构。与商用硅相比，硅藻土提纯制备的单质硅具有天然的优势，其多孔结构使最终的单质硅保持在这种结构中，为锂离子的嵌入和脱嵌提供了更为顺畅的途径。而且单质硅的粒径明显小于商用硅，可以缓解反应过程中的体积膨胀，有助于提高锂离子电池的电化学性能。
图4硅藻土多孔硅和商品硅的容量和循环次数图4显示了硅藻土多孔硅和商业硅之间的循环性能的比较。虽然多孔硅的首次充放电容量低于商品硅，但其优势在于容量衰减没有商品硅严重，但多次循环后容量高于商品硅，即硅藻土多孔硅的循环稳定性优于商品硅。由此可见，硅藻土制备的多孔结构单质硅可以在一定程度上缓解硅的体积膨胀，从而在一定程度上提高锂离子电池的电化学性能。
与石墨负极材料相比，提纯改性后的硅藻土多孔硅在比表面积、电容和充放电循环性能方面具有一定的优势。硅藻土特殊的介孔孔道结构应用于锂离子电池负极材料，在一定程度上提高了其电化学性能，满足了锂离子混合超级电容器的设计要求，为后续在混合超级电容器中的应用提供了新的思路。
