中國(guó)粉體網(wǎng)訊 鋰離子電池負(fù)極材料主要分為碳材料和非碳材料兩大類，碳材料包括石墨類,、無定形碳,、納米碳等，非碳材料包括硅基負(fù)極,、鈦酸鋰負(fù)極以及其他非碳負(fù)極,。其中具有高能量密度的硅基負(fù)極材料被認(rèn)為是新一代鋰離子電池最具潛力負(fù)極材料之一。
硅基負(fù)極目前兩大技術(shù)路徑是硅碳復(fù)合材料和硅氧復(fù)合材料,。
其中硅碳負(fù)極主要是通過減小硅的尺寸至納米級(jí)別進(jìn)而減小材料膨脹影響,，而硅氧負(fù)極中的Si團(tuán)簇、SiO2團(tuán)簇及其氧化界面,，可以在合金化反應(yīng)過程中起到緩沖體積膨脹的作用,。硅碳的能量密度高但循環(huán)次數(shù)較少，主要應(yīng)用于3C數(shù)碼領(lǐng)域,。硅氧能量密度相對(duì)較低,，循環(huán)次數(shù)較多，因此動(dòng)力電池領(lǐng)域主要應(yīng)用硅氧負(fù)極,。
硅碳負(fù)極材料的制備方法有化學(xué)氣相沉積（CVD）法,、機(jī)械球磨法、噴霧法,、鎂熱還原法,、溶膠-凝膠法以及熱解法等。在眾多硅碳負(fù)極材料制備方法中,，因CVD制備的硅碳負(fù)極材料具有充放電效率高,、循環(huán)穩(wěn)定性好、對(duì)設(shè)備要求較低,、適合工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì),，受到了廣泛關(guān)注。
CVD氣相沉積硅所需生產(chǎn)流程短,，設(shè)備少,，理論成本低。從目前的性能測(cè)試結(jié)果看,，CVD法多孔硅碳克容量,、首效、循環(huán)次數(shù),、倍率等多個(gè)維度性能表現(xiàn)優(yōu)異,；在生產(chǎn)方面，多孔硅碳硅基負(fù)極可減少預(yù)鋰,、預(yù)鎂,，相比于硅氧路線具有大幅降本的潛力。
而對(duì)于硅基負(fù)極材料的發(fā)展趨勢(shì),，SNE Research發(fā)布的《2024年鋰離子電池硅負(fù)極技術(shù)現(xiàn)狀與展望》報(bào)告顯示,，隨著這一新型負(fù)極材料應(yīng)用從3C消費(fèi)向動(dòng)力電池領(lǐng)域拓展，2024年硅負(fù)極的市場(chǎng)滲透率也將突破長(zhǎng)期以來1%的封印,，步入上升軌道,，市場(chǎng)規(guī)模將以39%的復(fù)合年增長(zhǎng)率，一路飆升至2035年的660億美元,，整體市場(chǎng)滲透率也將達(dá)到10%左右,。
近年來，硅基負(fù)極研發(fā)已明顯提速,，在新能源汽車領(lǐng)域,，除較早應(yīng)用硅基負(fù)極的特斯拉以外，包括蔚來,、智己和廣汽埃安在電池技術(shù)上均涉及硅負(fù)極,。在寧德時(shí)代,、國(guó)軒高科,、星恒電源、比克,、億緯鋰能等電池廠商高比容量電池方案中,，硅碳負(fù)極被明確列為發(fā)展方向。
但是,，在知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局上,，根據(jù)中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所評(píng)估，我國(guó)于硅合金,、硅氧化物,、電解液、粘結(jié)劑和集流體等領(lǐng)域又面臨著較高專利侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn),，這意味著硅負(fù)極材料產(chǎn)量高了鐵鋰電芯企業(yè)用不起,，進(jìn)入海外市場(chǎng)還可能招惹專利侵權(quán)官司，更何況當(dāng)下的慘烈行情中,，負(fù)極材料企業(yè)普遍利潤(rùn)收窄,，影響研發(fā)投入和優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能建設(shè),，企業(yè)自身很難激發(fā)起堅(jiān)決押注硅負(fù)極的決心。
2024年10月29-31日在上�,？鐕�(guó)采購(gòu)會(huì)展中心,，由北京粉體技術(shù)協(xié)會(huì)與柏德英思展覽(上海)有限公司聯(lián)合主辦2024硅基負(fù)極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)研討會(huì)暨第三屆先進(jìn)負(fù)極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇。屆時(shí)來自天津師范大學(xué)的研究員張波將作題為《硅碳負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化面臨的挑戰(zhàn)》的報(bào)告,。報(bào)告將系統(tǒng)介紹硅碳負(fù)極的研究進(jìn)展和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)現(xiàn)狀,，并對(duì)硅碳負(fù)極材料的兩條工藝路線的發(fā)展進(jìn)行比較詳細(xì)的闡述，最后對(duì)硅碳負(fù)極的不同工藝路線的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較,，對(duì)硅碳負(fù)極材料的未來發(fā)展進(jìn)行展望,。
專家簡(jiǎn)介：
張波，博士,，研究員,。2010年博士畢業(yè)于南開大學(xué)新能源材料化學(xué)研究所，一直進(jìn)行相關(guān)鋰電負(fù)極材料的研究工作,。曾經(jīng)在天津渤�,；ぜ瘓F(tuán)從事導(dǎo)電炭黑研發(fā)、在中海油主持完成了鋰離子電池負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目,，項(xiàng)目金額近千萬元,。國(guó)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI收錄論文多篇，被引用近千余次,。2014年以人才引進(jìn)方式進(jìn)入天津師范大學(xué)能源材料工程中心,，就人造石墨負(fù)極材料、煤基負(fù)極,、天然石墨負(fù)極材料與企業(yè)開展多項(xiàng)橫向課題合作研究,，橫向經(jīng)費(fèi)超過300萬，同時(shí)獲得硅碳負(fù)極材料專利授權(quán)9項(xiàng),，成功實(shí)現(xiàn)專利成果轉(zhuǎn)化900萬元,，并獲得海外投資2億元，聯(lián)合創(chuàng)建江蘇貝嘉寧硅業(yè)有限公司,，進(jìn)行項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化開發(fā),。在Energy Environ. Sci., Electrochimica Acta, J Alloys and Compounds等學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文多篇，被引次數(shù)達(dá)到千余次,。2016 年獲得天津市自然科學(xué)二等獎(jiǎng),，2019年2021年獲評(píng)天津市工程專業(yè)學(xué)位優(yōu)秀指導(dǎo)教師，2023年獲評(píng)天津師范大學(xué)師德先進(jìn)個(gè)人,。
參考來源：
付祥南等.化學(xué)氣相沉積法制備硅碳復(fù)合負(fù)極材料的研究進(jìn)展
陳義等.鋰離子電池硅碳負(fù)極材料的制備及其研究進(jìn)展
黃雨辰等. 鋰離子電池硅碳負(fù)極材料的制備及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究進(jìn)展
負(fù)極材料“換代”,？——CVD氣相沉積硅碳技術(shù).粉體網(wǎng)
硅基負(fù)極材料的行業(yè)概況及發(fā)展趨勢(shì).粉體網(wǎng)
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡(jiǎn)）
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