纳米硅碳负极材料研发进展-第3页-北极星储能网

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然而，在高压实密度和高质量负载的情况下，要实现优异的电化学性能依然富有挑战。项目组受西瓜结构启发，提出了具有分级缓冲结构优化的尺寸分布双重保护策略的锂离子电池负极硅碳复合微球。该结构能够有效减轻在电极高压实密度下的体积变化和颗粒碎裂。基于实际应用的考虑，所制备的硅碳负极具有适当的可逆容量为620mA˙h/g，并在较高的面容量（2.54mA˙h/cm2）下显示了超过500圈的循环稳定性和优异的倍率性能。

在氧化亚硅碳复合材料方面，项目组主要通过控制氧含量以及与第二相复合对氧化亚硅的电化学性能进行优化。其中，对氧化亚硅中硅晶粒的调控取得了进展并在表面电荷作用下制备出表界面稳定的高容量氧化亚硅碳负极材料，有效地提高了氧化亚硅的首次及后续库仑效率，改善了其循环稳定性。为进一步改善电极材料的高压实条件下的性能，项目组采用包覆工艺，并通过对材料复合过程的控制，也取得了较大进展。比容量500mA˙h/g在1C充放条件下其电化学性能如图9所示。

项目组在长期科研攻关的基础上，开发了大规模制备高性能、纳微复合结构、高容量硅碳以及氧化亚硅碳复合负极材料的生产工艺，设计建成了硅基负极材料的百吨级中试生产线，获得了高能量密度锂离子电池的关键技术，并拥有多项专利技术（表2）。图10为化学所中试放大情况。

5 总结与展望

随着电动汽车、消费电子以及储能等领域对锂离子电池能量密度、功率密度等要求的不断提高，纳米硅碳负极材料在未来一段较长时间内将拥有广阔的应用前景。目前硅碳负极材料的总产量尚不足锂电负极材料的1%，不过随着各大负极企业的扩产和新企业的崛起，预计硅碳材料在2018年底会正式大批量进入市场。尽管目前对于硅颗粒嵌锂膨胀、SEI膜不断破裂生长消耗锂源和电解液等问题还没有非常完美的解决方法，然而经过国内外各大型企业和科研院所的多年努力，部分纳米硅碳负极材料已得到电芯企业的认可。中国科学院掌握了硅碳负极材料早期的核心专利，在产业化方面也不落人后，相信随着各种新思路的涌现以及各种工艺路线的不断优化，一定会将纳米硅碳负极材料的优势更加合理地发挥出来。

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纳米硅碳负极材料研发进展

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