中國(guó)粉體網(wǎng)訊 2018年9月27-28日，中國(guó)粉體網(wǎng)聯(lián)合中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)能源顆粒材料專委會(huì)將于南京舉辦“第二屆能源顆粒材料制備及應(yīng)用技術(shù)高峰論壇”，并邀請(qǐng)清華大學(xué)魏飛教授為業(yè)內(nèi)人士帶來(lái)精彩報(bào)告：《硅/陶瓷/碳負(fù)極材料的流化床制備技術(shù)》。
鋰離子電池具有能量密度高、功率密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作電壓穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)極具發(fā)展前景的人造能源載體。其中，負(fù)極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵因素之一。
鋰離子電池的負(fù)極材料
鋰離子電池的負(fù)極材料通常要求具有以下條件：
（1）材料具有適宜的嵌鋰電位
（2）材料可逆嵌／脫鋰性能好
（3）材料在嵌／脫鋰過(guò)程中的體積變化較小
（4）材料具有較好的導(dǎo)電性
（5）材料在充放電過(guò)程中表面能夠形成穩(wěn)定的SEI膜
（6）電化學(xué)穩(wěn)定性好
（7）成本較低
常見(jiàn)負(fù)極材料性能對(duì)比
目前，碳素類負(fù)極材料己經(jīng)被廣泛商業(yè)化應(yīng)用，其具有很好的電化學(xué)活性，有利于電子的傳遞，在循環(huán)過(guò)程中電極結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，體積膨脹率小。但是對(duì)此類材料的開(kāi)發(fā)已經(jīng)接近其理論容量，而在電動(dòng)汽車快速發(fā)展的階段，對(duì)高能量密度和高功率密度鋰離子電池的需求日益迫切。石墨材料較低的可逆比容量無(wú)法滿足高比容量密度的需求，因此迫切需要開(kāi)發(fā)新型穩(wěn)定的高比容量負(fù)極材料。
硅基負(fù)極材料的優(yōu)缺點(diǎn)
硅基負(fù)極材料具有比容量高、電壓平臺(tái)低、環(huán)境友好、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，有望替代石墨負(fù)極應(yīng)用于下一代高比能鋰離子電池，是目前最具有發(fā)展?jié)摿Φ呢?fù)極材料。
但是硅基負(fù)極材料同樣存在很大缺點(diǎn)。硅脫/嵌過(guò)程中有較大的體積變化（300%），易導(dǎo)致顆粒粉化，進(jìn)而從集流體上脫落。同時(shí)，硅負(fù)極表面在充放電過(guò)程中存在 SEI 膜的不斷破碎及生成，持續(xù)地消耗活性鋰離子，導(dǎo)致庫(kù)侖效率及電池循環(huán)壽命降低。
硅基負(fù)極材料體積變化的影響
為了解決這些問(wèn)題，科研人員提出多種解決手段，將金屬、氧化物 、有機(jī)聚合物、碳等材料與硅復(fù)合，緩解其體積變化，提升電化學(xué)穩(wěn)定性。其中，碳材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和力學(xué)性能，與硅復(fù)合不僅可有效緩解體積膨脹，還可以改善電極導(dǎo)電性并得到穩(wěn)定的 SEI 膜，硅碳復(fù)合材料是最先進(jìn)入商業(yè)化的硅基負(fù)極材料。
硅/陶瓷/碳負(fù)極材料
據(jù)研究，硅氧基負(fù)極具有較高理論容量、惰性基體提高穩(wěn)定性、成本低、易大規(guī)模制備的優(yōu)勢(shì)，但也存在不可逆容量高、200%體積膨脹、導(dǎo)電性差、庫(kù)倫效率低等劣勢(shì)；SiOx、SiNx復(fù)合材料也存有制備量小、難以放大、制備方法復(fù)雜、原料成本高、導(dǎo)電性差、循環(huán)不夠穩(wěn)定、容量難以發(fā)揮、倍率性能差等缺點(diǎn)。
對(duì)此，有學(xué)者提出能否找一種強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好，不與鋰反應(yīng)的材料為透鋰中間層，改進(jìn)硅循環(huán)性同時(shí)，不降低首次庫(kù)倫效率？通過(guò)研究，學(xué)者發(fā)現(xiàn)硅/陶瓷/碳復(fù)合材料具有制備量大、制備過(guò)程簡(jiǎn)單、寡層石墨烯包覆提高導(dǎo)電性、循環(huán)穩(wěn)定性明顯改善、容量發(fā)揮較好、倍率性能優(yōu)越等眾多優(yōu)勢(shì)。
2018年9月27-28日，中國(guó)粉體網(wǎng)聯(lián)合中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)能源顆粒材料專委會(huì)將在南京舉辦“第二屆能源顆粒材料制備及應(yīng)用技術(shù)高峰論壇”，屆時(shí)魏飛教授將同業(yè)內(nèi)人士探討硅/陶瓷/碳負(fù)極材料的流化床制備技術(shù)。精彩報(bào)告，不容錯(cuò)過(guò)！
魏飛教授簡(jiǎn)介
魏飛，博士。現(xiàn)任清華大學(xué)化工系教授、博士生導(dǎo)師，北京市“綠色化學(xué)反應(yīng)工程和技術(shù)”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，清華大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授。
研究領(lǐng)域包括多相流和多相流反應(yīng)堆。魏教授贏得過(guò)很多榮譽(yù)和獎(jiǎng)勵(lì)，如國(guó)家杰出青年科學(xué)獎(jiǎng)（1996 ），中國(guó)青年特殊貢獻(xiàn)獎(jiǎng)（1997 ），1999 年被國(guó)家教育部授予“杰出科學(xué)家”榮譽(yù)稱號(hào)。有超過(guò) 200 篇著作和論文出版。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/三昧）
