硅的纳米结构因其较大的比表面积、较短的Li+扩散距离和较快的电子传输速度而引起了人们的极大兴趣。一般来说，根据维度来划分，可划分为：零维（0D）纳米颗粒、一维（1D）纳米线/纳米管、二维（2D）纳米片和三维（3D）多孔结构。
0D颗粒大小对其电化学性质有重要影响。研究表明，当颗粒尺寸小于150 nm时，纳米颗粒的表面在第一次锂化过程中不会破裂。尺寸减小可以显着释放由大的体积膨胀引起的应力，从而提高循环性能。然而，尽管纳米尺寸的硅颗粒在锂的脱嵌过程中可以保持结构完整，但其大比表面积和团聚倾向会导致许多副反应、低初始库仑效率和不可逆的容量损失。
1D纳米结构通常涉及纳米线和纳米管。由于纳米线垂直生长之间存在空间，纳米线阵列可以很好地适应体积膨胀的变化。此外，1D结构的Si材料可以促进电解质的渗透，同时为电荷转移提供平滑的通道。通常，制备1D Si结构的方法包括化学气相沉积（CVD）、气液固（VLS）生长和化学/电化学蚀刻。
2D纳米结构材料由于其快速的离子/电子传输能力和较小体积膨胀而引起了广泛的关注。2D硅纳米片通常通过物理气相沉积（PVD）、CVD或peeling和还原技术的组合来制备。其中，硅化钙（CaSi2）是一种层状化合物，Ca和Si原子层交替堆积。开发简单的方法制备CaSi2被认为是获得二维超薄Si纳米材料的一条有希望的途径。
3D多孔硅材料由于存在导电网络和丰富的孔隙通道而成为研究的重点。3D多孔硅纳米材料的制备通常采用所谓的“自上而下”的方法，通过化学/电化学刻蚀产生孔隙。另一方面，“自下而上”的方法也被用于构建 3D 结构。
此外，硅负极的微尺度设计也是一种有效方法。与硅纳米材料相比，硅微米结构具有一些优点，例如，在相同的质量负载下，可以实现更高的体积容量密度；低的比表面积可以减少副反应；并且在相同的电极厚度下，由微米尺度颗粒组成的电极具有更高的质量负载。
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