【會(huì)議報(bào)告】全固態(tài)電池硅基負(fù)極的開發(fā)思考

作為下一代動(dòng)力電池的重要技術(shù)路線，全固態(tài)電池正面臨產(chǎn)業(yè)化發(fā)展難點(diǎn)和日益激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，如何破解難題，是中國(guó)鋰電池產(chǎn)業(yè)、乃至中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)能否持續(xù)領(lǐng)先全球的關(guān)鍵。其中，在固態(tài)電池負(fù)極材料的選擇上，硅基負(fù)極材料因具有比容量高、原料價(jià)格低廉及環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)，被視為固態(tài)電池中最有前景的負(fù)極材料之一。

硅體積膨脹導(dǎo)致電接觸性能的喪失是容量衰減的重要原因，改善硅基材料負(fù)極特性的關(guān)鍵是保證材料在充放電過(guò)程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定以及硅材料與集流體之間的良好電接觸。針對(duì)硅基負(fù)極材料的難題，主要應(yīng)對(duì)措施有：

①減小硅材料的尺寸，將硅顆粒的尺寸從微米降到納米，可以緩解硅材料在體積膨脹時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，防止硅材料粉化、破碎；

②通過(guò)改變硅材料的表面形貌，進(jìn)而緩解硅材料在體積膨脹時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力集中，如制備具有納米孔結(jié)構(gòu)的硅材料； 

③硅材料表面的包覆，通過(guò)表面包覆可以減少硅與電解質(zhì)的直接接觸，防止在硅材料體積膨脹過(guò)程中在表面形成過(guò)厚的SEI，減少不可逆的Li+的消耗，同時(shí)起到抑制硅體積膨脹的作用； 

④形成混合電極材料，通過(guò)引入高強(qiáng)度材料如TiO2以構(gòu)建局部機(jī)械性能穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)； 

⑤界面工程，構(gòu)建穩(wěn)定的人工SEI。選用合適的材料作為人工 SEI可以有效提高負(fù)極材料的循環(huán)性能和初始庫(kù)倫效率；

⑥從整個(gè)電極的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)出發(fā)，進(jìn)行改進(jìn)； 

⑦新型粘結(jié)劑的設(shè)計(jì)，通過(guò)新型粘結(jié)劑以增加硅顆粒之間的結(jié)合，保證電極結(jié)構(gòu)的完整性，同時(shí)可以采用一些具有電子傳輸性能和離子傳輸性能的聚合物來(lái)提高電子和離子導(dǎo)電率，從而提高硅電極的容量和性能。

另外，固態(tài)電解質(zhì)的高機(jī)械強(qiáng)度有利于緩解高容量硅/鋰負(fù)極材料的體積膨脹，形成穩(wěn)定的SEI層，保持界面穩(wěn)定。研究學(xué)者不斷探索硅負(fù)極在固態(tài)電池中的應(yīng)用，硅基負(fù)極和固態(tài)電解質(zhì)的結(jié)合使鋰離子電池的能量密度達(dá)到一個(gè)新的高度。

針對(duì)各類負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)與國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)狀況，中國(guó)粉體網(wǎng)將于2025年6月24-25日在安徽·合肥舉辦第二屆硅基負(fù)極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇暨2025CVD硅碳負(fù)極材料前沿技術(shù)論壇。旨在為負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)鏈上中下游企業(yè)搭建深度交流的平臺(tái)，開展產(chǎn)、學(xué)、研合作，助推負(fù)極材料行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。屆時(shí)，中南大學(xué)周向陽(yáng)教授將作題為《全固態(tài)電池硅基負(fù)極的開發(fā)思考》的報(bào)告。

報(bào)告將從固態(tài)電池所需負(fù)極的性能分析入手，簡(jiǎn)述目前硅基負(fù)極面臨的挑戰(zhàn)；全面分析目前硅基負(fù)極制備技術(shù)的優(yōu)劣后，提出固態(tài)電池用硅負(fù)極的未來(lái)開發(fā)方向，同時(shí)分享報(bào)告人團(tuán)隊(duì)正在開展的固態(tài)電池硅基負(fù)極方向研究。報(bào)告由固態(tài)電池開發(fā)現(xiàn)狀、硅負(fù)極發(fā)展所面臨挑戰(zhàn)、硅基負(fù)極制備技術(shù)研究進(jìn)展以及固態(tài)電池用硅基負(fù)極的開發(fā)思考四部分構(gòu)成。報(bào)告對(duì)固態(tài)電池硅負(fù)極研究有較大指導(dǎo)意義。

專家簡(jiǎn)介：

周向陽(yáng)，中南大學(xué)二級(jí)教授，博士生導(dǎo)師。近年來(lái)一直圍繞石墨精深加工、鋰/鈉離子電池/固態(tài)電池負(fù)極材料低成本制備、廢舊電池回收以及碳酸鋰提取等方面開展研究，突破了高倍率/高容量負(fù)極、長(zhǎng)循環(huán)負(fù)極、超低溫負(fù)極、高性價(jià)比負(fù)極材料、廢舊電池高效清潔回收/修復(fù)以及鋰渣無(wú)害化與資源化等方面的關(guān)鍵技術(shù)。發(fā)表高水平論文100余篇，獲國(guó)家授權(quán)發(fā)明專利100余項(xiàng)，其中18項(xiàng)實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化；獲省部級(jí)科技發(fā)明/科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，省部級(jí)技術(shù)進(jìn)步/發(fā)明二等獎(jiǎng)4項(xiàng)。

信息來(lái)源：

鄒幽蘭，周向陽(yáng)等.鋰離子電池硅基負(fù)極改性研究新進(jìn)展

硅基負(fù)極材料在固態(tài)電池中的應(yīng)用.粉體網(wǎng)

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