矽基負極是指以矽為主要活性物質的電池負極材料，其理論容量遠超過傳統石墨負極材料。傳統鋰離子電池負極材料主要是石墨，其理論容量較低，僅372mAh/g，而矽基負極理論容量高達4200mAh/g，約為石墨的十倍，並且具有廣闊的市場前景！
鋰電池負極材料主要分為碳基材料和非碳基材料。碳基材料包括天然石墨負極、人造石墨負極、中間相碳微珠（MCMB）、軟碳（如焦炭）負極、硬碳負極、碳奈米管、石墨烯、碳纖維等。及其複合材料、氮化物負極、錫基材料、鈦酸鋰、合金材料等。
矽基負極的原料主要由矽材料和石墨組成。矽作為鋰離子電池負極材料具有突出的優點。一是常溫下矽與鋰的合金，理論比容量高達4200mAh/g，是目前石墨負極材料的十倍以上；其次，與石墨相比，矽在地殼中含量豐富，分佈廣泛，佔地殼質量的25.8%，是地殼中第二豐富的元素；第三，矽具有比石墨稍高的電位平台（約0.4V，Li/Li+），且不存在析鋰隱患，安全；第四，矽基負極材料的低溫性能優於石墨；第五，可以為鋰離子從各個方向嵌入和脫嵌提供通道，並具有優異的快充性能。矽負極有望成為石墨負極的理想替代品。
矽碳負極溶液：無論是矽碳或矽氧，產業化仍有一些問題需要解決。從解決方案來看，矽碳的膨脹率問題一般透過奈米矽的碳包覆技術來解決，而矽氧負極則透過預鎂或預鋰來提高初始效率。
碳包奈米矽是以奈米矽為原料，表麵包覆碳層的結構。主要原理和功能包括：
(1)碳塗層可保護矽，進而避免電極與電解液直接接觸，抑制SEI膜的過度生長；
（2）碳材料具有良好的導電性，可在矽表面建構連續的導電網絡，降低電池的內阻；
(3)碳材料具有很強的機械性質，可以緩衝矽體積膨脹所引起的應力變化，進而維持電極結構的完整性。
矽顆粒的大小是關鍵。粒徑越大，成本越低，但循環性能可能較差。大尺寸矽負極顆粒的體積膨脹會導致複合材料內部產生裂紋，破壞電子傳導的連續性，降低性能。理論上，矽晶粒越小，循環性能越好。奈米矽的製備分為不同的技術路線，包括研磨或氣相沉積，氣相沉積又分為PVD和CVD。
研磨：傳統物理研磨方法的粒徑在100nm左右，遠遠無法滿足矽負極的粒徑要求。需要一種新的研磨工藝，將大顆粒的矽從上到下進行研磨和破碎，以不斷減少其粒徑。目前每噸研磨成本為20萬元/噸，是奈米矽成本最低的方案，也是目前的主流方案。需採用高能量球磨等技術改良。缺點是產品粒徑較大，容易引入雜質，導致純度低，且顆粒的形狀和粒徑分佈無法控制。