中國粉體網(wǎng)訊 作為鋰離子電池關(guān)鍵材料之一，負極材料對鋰離子電池的最終性能起著至關(guān)重要的作用,。2023年2月9-10日,，由中國粉體網(wǎng)主辦的“先進負極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”于山東青島隆重召開。會議期間,，針對各類負極材料的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)與國內(nèi)外市場狀況,，我們邀請到業(yè)內(nèi)專家學(xué)者、優(yōu)秀企業(yè)代表做客“對話”欄目,，進行訪談交流,。
前言：石墨類負極是鋰電負極市場的主流，但由于石墨材料的比容量已接近理論比容量極限372mAh/g,，進一步提升空間有限,，限制了高性能鋰離子電池的發(fā)展,。硅基負極材料因其具備高理論容量,、低脫嵌鋰電位、環(huán)境友好,、儲量豐富等優(yōu)點,，被視為最具潛力的下一代負極材料。
但硅基負極材料要想真正實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用,，需要面對三個方面的挑戰(zhàn)： 一是體積膨脹問題,；二是應(yīng)力積累和裂紋的產(chǎn)生問題；三是不穩(wěn)定的SEI,。
為了充分利用硅的高比容量,，改善其缺陷，研究人員做了大量的研究,。其中,，最有效的策略之一就是制備硅/碳復(fù)合材料，這種方法可以綜合利用硅的高比容量和碳材料良好的機械性能和導(dǎo)電性,。
此次,，中國粉體網(wǎng)邀請到了中科院金屬所李峰研究員做客“對話”訪談欄目，帶我們深入了解硅碳負極研究進展與挑戰(zhàn),。
李峰,，中國科學(xué)院金屬研究所研究員，國家杰出青年基金獲得者，博士生導(dǎo)師,。
研究方向：電化學(xué)能量儲存與轉(zhuǎn)換用材料及器件的制備和應(yīng)用,。
粉體網(wǎng)：請您先簡單介紹一下您課題組在硅碳負極方面的科研工作？
李峰研究員：我的課題組主要是做碳材料,，硅碳材料是碳材料的延伸,。目前硅碳材料的研究，尤其是基礎(chǔ)性研究,，已經(jīng)從材料的結(jié)構(gòu)向材料的應(yīng)用發(fā)展,。我特別關(guān)注于硅基材料的應(yīng)用，在應(yīng)用里面,，有幾個關(guān)鍵指標(biāo)在做一般研究的時候比較容易忽略,。一個是在一定載量下面的容量發(fā)揮；第二個是硅本身使用條件下的狀態(tài)變化,，比如壓實密度,、對于電解液的相容性等等。這些都是我目前研究的方向,，尤其是硅碳研究時最主要的幾個方面,，我也希望這些研究能夠促進硅碳材料的發(fā)展。
還有一個比較重要的方向是硅負極極片的發(fā)展,，就是使用硅材料如何形成很好的極片,，尤其是在使用條件下的極片，能夠?qū)崿F(xiàn)高庫倫效率,。尤其是現(xiàn)在作為普通石墨類負極材料可以達到92%以上庫倫效率的指標(biāo)下,，作為硅碳，在一定的極片的情況下,，如何能夠達到90%以上的首次庫倫效率,。這也是我最近最關(guān)注的內(nèi)容之一。
粉體網(wǎng)：您認為硅碳負極產(chǎn)業(yè)化的最大阻礙是什么,？
李峰研究員：硅碳負極其實大家都一直非常關(guān)注,，而且現(xiàn)在已經(jīng)有了小量的、批量的生產(chǎn),，無論是硅碳還是氧化亞硅,。后面應(yīng)該在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上，從百噸到千噸,，甚至到萬噸的規(guī)模在發(fā)展,。
影響硅碳負極應(yīng)用的最大阻礙還是如何把硅基材料很好的應(yīng)用到電極里面，這里面其實是一系列的過程,，包括極片的加工,、混料等等,。而且要有針對性的一些應(yīng)用，比如最典型的,，現(xiàn)在硅材料應(yīng)用最多的圓柱電池,。之所以把硅材料應(yīng)用于圓柱電池的原因，在于它在膨脹的時候是比較均勻的徑向的膨脹,，所以說它在受應(yīng)力的條件下會小一些,，綜合性能比較好。同時,，我們在研究的時候,，也應(yīng)該注重在使用條件下，如何達到它的性能指標(biāo),。
在滿足以上條件下,，我覺得硅材料還是非常有希望的。
粉體網(wǎng)：您認為硅碳負極相較于硅氧/碳負極最大的優(yōu)勢在哪里,？
李峰研究員：硅氧負極相比于硅碳負極最大的問題在于平臺要高一些,，同時容量，單純SiOx的容量,，要比硅碳負極低一些,。但是從應(yīng)用的角度，硅氧負極的分散性更好一些,。所以最近市場上硅氧負極開始走量,，而硅碳負極在原來的基礎(chǔ)上，增長速度不及硅氧負極,。
粉體網(wǎng)：您覺得我國在硅碳負極產(chǎn)研結(jié)合方面存在哪些優(yōu)勢與弊端,？
李峰研究員：首先,，我們的研究人員很多,。大學(xué)、研究所,，還有企業(yè),，而且企業(yè)也是投入了相當(dāng)?shù)难邪l(fā)力量，包括從材料,，到器件都有,。大體量是我們研究的最大優(yōu)勢，而且更加容易接近于應(yīng)用,。材料的應(yīng)用是一個復(fù)雜的系統(tǒng)過程,，而不是單純的材料本身的性能。比如對于材料設(shè)備,，這個設(shè)備包括材料本身的制造設(shè)備,，比如粉體材料的制備；還有對于整個材料的處理，也是粉體的處理過程,，只有把這個過程做的很好，我覺得我們現(xiàn)在有很好的設(shè)備基礎(chǔ),，能夠很好的實現(xiàn),。
如果說不足的地方，就是相對來說,，材料的研究進展,，從最開始的基礎(chǔ)研究，接著到中試,，再到放大過程,，雖然說有很多嘗試，但是現(xiàn)在來說,，市場的接受程度還是較弱,。我認為其中最主要的問題，在工藝研究這一方面,，還是沒有完全能夠滿足電池廠的需要,。提高的地方可能包括很多的方面，比如我最開始講的我的研究方向,，主要關(guān)注它的工藝性能,。但是更多的是，在我們現(xiàn)有的設(shè)備的基礎(chǔ)上來實現(xiàn)這些工藝性能,，我覺得這可能是我們現(xiàn)在面臨的最大的問題,。比如我們?nèi)绾卧谲洶姵乩锩妫芎玫膽?yīng)用硅負極,。如果一旦能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的突破,，那么我覺得硅碳負極的市場應(yīng)該是非常巨大的。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）
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