Si具有很强的嵌锂能力,其室温下最大储锂容量为3579 mA·h/g,是石墨的十倍左右,并且电压平台适中﹑来源广泛﹑价格便宜﹑安全可靠,有望替代石墨成为锂离子电池的新型负极材料。目前Si负极的结构化主要通过将Si材料和粘结剂、导电剂混合涂覆在集流体表面实现的。然而,Si在锂化过程中,会经历晶态Si→非晶态LixSi→Li15Si₄金属间化合物的转变过程,使体积发生将近300%的膨胀,体积变化产生的应力会造成Si材料粉化,脱离集流体,进而与集流体失去电接触,降低了Si负极的结构稳定性。此外,粘结剂和导电剂的加入降低了Si的负载量,限制Si负极的总容量和实际应用。本课题选择Al-Si合金为研究对象,利用激光重熔技术,复合扩散焊和化学脱合金的方法,直接在Cu集流体上制备Si电极。首先利用激光重熔技术制备Al-Si合金重熔层;其次,通过扩散焊技术实现Al-Si重熔层与集流体的冶金结合;最后通过脱合金技术去除Al元素,得到与集流体冶金结合的Si电极。硅电极由Cu柱、Cu网络以及被其包裹的微纳米Si片组成,其中Cu柱的高度约为60μm,Si与Cu网络之间存在0.8μm¹.4μm尺寸的孔隙。该结构是在激光和扩散焊的共同作用下形成。Cu网络有利于缓冲体积膨胀,实现电解液高效浸润和锂离子快速脱嵌。Cu柱、Cu网络保证了Si粉化后仍与Cu接触,保障了循环过程中的导电性。Si电极与集流体冶金结合,避免了导电剂与粘结剂的添加,Si负载量最高可达7.8mg/cm²。Si电极首次充放电循环中,容量约8.5 mA·h/cm²。10次循环之后,容量保持在0.5 mA·h/cm²,说明了该电极具有很好的导电稳定性。通过改变激光重熔参数,可以调控Si的结构形貌,激光扫描速率从5 mm/s¹1 mm/s时,微纳米Si外部孔尺寸从4.2μm¹.6μm,说明了激光调控材料结构形貌的灵活性。