中國粉體網訊  作為鋰離子電池關鍵材料之一，負極材料對鋰離子電池的最終性能起著至關重要的作用。2023年2月9-10日，由中國粉體網主辦的“先進負極材料技術與產業高峰論壇”于山東青島隆重召開。會議期間，針對各類負極材料的產業化技術與國內外市場狀況，我們邀請到業內專家學者、優秀企業代表做客“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展。硅基負極材料因其具備高理論容量、低脫嵌鋰電位、環境友好、儲量豐富等優點，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大規模應用，需要面對三個方面的挑戰： 一是體積膨脹問題；二是應力積累和裂紋的產生問題；三是不穩定的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電性。

此次，中國粉體網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。

李峰，中國科學院金屬研究所研究員，國家杰出青年基金獲得者，博士生導師。

研究方向：電化學能量儲存與轉換用材料及器件的制備和應用。

粉體網：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，尤其是基礎性研究，已經從材料的結構向材料的應用發展。我特別關注于硅基材料的應用，在應用里面，有幾個關鍵指標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揮；第二個是硅本身使用條件下的狀態變化，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展。

還有一個比較重要的方向是硅負極極片的發展，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，能夠實現高庫倫效率。尤其是現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。這也是我最近最關注的內容之一。

粉體網：您認為硅碳負極產業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注，而且現在已經有了小量的、批量的生產，無論是硅碳還是氧化亞硅。后面應該在現在的基礎上，從百噸到千噸，甚至到萬噸的規模在發展。

影響硅碳負極應用的最大阻礙還是如何把硅基材料很好的應用到電極里面，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用，比如最典型的，現在硅材料應用最多的圓柱電池。之所以把硅材料應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，也應該注重在使用條件下，如何達到它的性能指標。

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：您認為硅碳負極相較于硅氧/碳負極最大的優勢在哪里？

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上，增長速度不及硅氧負極。

粉體網：您覺得我國在硅碳負極產研結合方面存在哪些優勢與弊端？

李峰研究員：首先，我們的研究人員很多。大學、研究所，還有企業，而且企業也是投入了相當的研發力量，包括從材料，到器件都有。大體量是我們研究的最大優勢，而且更加容易接近于應用。材料的應用是一個復雜的系統過程，而不是單純的材料本身的性能。比如對于材料設備，這個設備包括材料本身的制造設備，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，我覺得我們現在有很好的設備基礎，能夠很好的實現。

如果說不足的地方，就是相對來說，材料的研究進展，從最開始的基礎研究，接著到中試，再到放大過程，雖然說有很多嘗試，但是現在來說，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，主要關注它的工藝性能。但是更多的是，在我們現有的設備的基礎上來實現這些工藝性能，我覺得這可能是我們現在面臨的最大的問題。比如我們如何在軟包電池里面，很好的應用硅負極。如果一旦能夠實現這樣的突破，那么我覺得硅碳負極的市場應該是非常巨大的。

（中國粉體網編輯整理/長安）

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