锂离子电池是一种常用的可充电电池，全球市场估计为110亿美元，预计到2020年将增长到600亿美元。锂离子电池的普及是由于其相对于其他电池的优势二次（或充电）电池：

● 在给定容量下比其他充电电池轻

● 锂离子化学物质可提供高开路电压

● 自放电率低（每月约1.5％）

● 不要受到电池记忆的影响

● 环境效益：可充电且有毒的垃圾填埋场减少

但是，锂离子电池还遇到了以下问题：

● 循环寿命差，特别是在大电流应用中

● 随着骑行和年龄的增长提高内在阻力

● 过热或过度充电时的安全问题

● 锂离子电池容量要求更高的应用

在锂离子电池中，锂离子在放电过程中会从阳极移动到阴极，而在充电时会从阴极移动到阳极。用于阳极和阴极的材料会极大地影响电池性能的许多方面，包括容量。迫切需要新的高容量材料，以解决对更大能量密度，循环寿命和充电寿命以及锂离子电池面临的其他问题的需求。

石墨历来用于商业用途选择的阳极，具有典型的第一代Li离子化学工作如下：

锂离子电池总反应C +的LiCoO 2 ↔LIC 6 +栗0.5的CoO 2

在阴极：的LiCoO 2 -李+ -电子- ↔栗0.5的CoO 2 ⇒143毫安时/克

在阳极： 6C +栗+ + E - ↔LIC 6 ⇒372毫安时/克

材料石墨以外一直经研究，硅具有最高的重量容量（mAh / g）。

硅的体积容量（Wh / cc），即考虑到锂插入引起的体积增加的硅的容量，仍显着高于与碳阳极材料相关的容量。

如果可以在不影响电池寿命的前提下使用硅，则锂离子电池的潜力对锂离子电池的未来具有广阔的前景。

给锂离子电池充电时，锂会插入硅中，导致体积急剧增加（最大400％）。放电时，锂从硅中提取出来，并恢复为较小的尺寸。反复的膨胀和收缩会在硅上施加很大的应力，从而导致硅材料破裂或粉碎。反过来，这导致硅碎片与最近的邻居电隔离，并导致电池阳极的导电性损失。因此，常规的硅基阳极的充放电循环寿命通常较短。