中國粉體網(wǎng)訊 負極材料是鋰離子電池關鍵材料之一，對鋰離子電池的最終性能起著至關重要的作用。高能量密度、高功率密度動力鋰離子電池的性能優(yōu)化需要依托于負極材料的技術創(chuàng)新突破。
當下石墨仍然是負極材料市場的主流，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。未來，石墨負極將不能滿足鋰離子電池市場的高性能需求。隨著技術創(chuàng)新、消費需求的變化，負極材料市場在呼喚新一代高性能產(chǎn)品出現(xiàn)。
科研人員在尋找替代性材料的過程中，經(jīng)過許多嘗試，也有不少新的高能量密度負極材料被研發(fā)和試用，例如金屬鋰負極、合金類負極、金屬氧化物負極、金屬硫化物負極等等。在負極材料研究中，硅（Si）作為地殼中第二豐富元素，在儲量、成本、生態(tài)方面有優(yōu)勢，被視為最具吸引力的材料，也成為近年來負極材料研究的熱點。
硅基負極材料要想真正實現(xiàn)大規(guī)模應用，要解決三個問題：一是體積膨脹問題，硅充放電過程中體積膨脹收縮變化達300%，會產(chǎn)生較大的機械應力，多次循環(huán)后硅顆粒會發(fā)生斷裂和粉化，造成負極失效；二是內(nèi)部應力和裂紋，硅基負極巨大的體積變化誘發(fā)電極內(nèi)部應力積累，產(chǎn)生裂紋，導致電極粉化，活性材料與集流體分離，性能衰減；三是庫倫效率問題，硅基負極巨大的體積效應還會導致界面的不穩(wěn)定性，造成SEI的持續(xù)生長，損失活性鋰源，降低庫侖效率。
為了解決上述這些問題，科研人員采取了一系列的手段來對硅基負極材料進行改性，包括了納米化、碳基復合、合金化和導電聚合物復合等等，其中碳基復合已經(jīng)在商業(yè)化的電動汽車上應用。
針對各類負極材料的產(chǎn)業(yè)化技術與國內(nèi)外市場狀況，中國粉體網(wǎng)將于9月份舉辦2022先進負極材料技術與產(chǎn)業(yè)高峰論壇。屆時，天津師范大學能源材料工程中心張波研究員將作題為《高容量硅碳負極材料的研究進展》的報告。報告主要內(nèi)容包括張波研究員課題組近年來以石墨為主體材料所合成的多種高容量負極材料的最新研究進展，并對幾種復合材料的電化學性能進行綜合分析。
專家簡介：
張波，45歲，天津師范大學能源材料工程中心研究員。2010年博士畢業(yè)于南開大學新能源材料化學研究所，主要從事鋰電負極材料相關的研究工作。曾在天津渤�；ぜ瘓F從事導電炭黑研發(fā)工作，在中海油主持完成鋰電負極材料產(chǎn)業(yè)化項目，項目金額近千萬元。在國外學術期刊發(fā)表SCI收錄論文多篇，論文被引用近八百余次。進入天津師范大學能源材料工程中心后，先后主持進行了多項校企橫向課題研究工作�？偪蒲薪�(jīng)費近300萬元。2015年獲得天津市自然科學二等獎（第四排名）。主要科研方向為中間相炭微球、硅碳負極材料、快充石墨負極、低溫負極材料以及錫基負極等課題的研究。
參考來源：
1、邱治文.Si基鋰離子電池負極材料研究進展
2、韓慕瑤等.硅及硅基負極材料的研究進展
3、機遇與挑戰(zhàn)并存，硅基負極兩條商業(yè)化路線.中國粉體網(wǎng)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/文正）
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