锂离子电池(Lithium ion Batteries,LIBs)具有高能量密度、无记忆效应、高容量性能等优点,自问世以来,迅速取代镍镉、镍氢、铅酸等传统二次电池。锂离子电池由正极、电解液、高分子膈膜、负极组成。目前,商业锂离子电池大多使用石墨负极,其理论容量只有372mA.h/g,不能满足日益增长的需求。硅材料理论比容量高(4200mA·h/g),是替代石墨的理想负极材料。目前采用涂敷法,即将导电剂、粘结剂与硅颗粒混合直接涂覆在集流体表面实现硅负极的结构化。采用涂敷法,硅颗粒与集流体的结合力较弱,多次充放电循环中,由于硅颗粒的体积多次膨胀和收缩,导致其粉化破碎与集流体脱落,容量迅速衰减。同时,导电剂、粘结剂的添加降低了硅颗粒的负载量,阻碍了硅电极的实际应用。实现硅颗粒与集流体之间的冶金结合可有效解决硅颗粒在多次充放电过程中的脱落。目前,采用化学气相沉积方法,高温煅烧方法,离子溅射方法可实现硅颗粒与集流体的冶金结合。但是,化学气相沉积方法和高温煅烧方法都需要比较长的升温、保温和降温时间,不能实现快速的大面积的制备,制备条件苛刻。而离子溅射方法速度慢,效率低。本研究采用激光熔注方法,使用高功率光纤激光扫描集流体金属镍表面形成熔池,同时向熔池内注入硅颗粒。随着熔注层的快速凝固,未熔化的硅颗粒保留在金属镍表面,实现硅电极的制造。通过对激光功率、扫描速度、离焦量等工艺参数的研究,获得了熔注层熔深、熔宽、硅颗粒分布的演化规律。研究结果表明:采用激光熔注的方法可实现硅颗粒与金属镍基底的冶金结合,实现无导电剂、粘结剂的硅电极的材料-结构一体化制造;硅颗粒被镍包裹,可缓解硅电极在充放电过程中的体积膨胀。采用激光熔注的方法可实现常温下快速、大面积制造锂离子电池硅负极,对锂离子电池硅负极的制造提供了新思路。