中國(guó)粉體網(wǎng)訊 負(fù)極材料是鋰離子電池關(guān)鍵材料之一，對(duì)鋰離子電池的最終性能起著至關(guān)重要的作用。高能量密度、高功率密度動(dòng)力鋰離子電池的性能優(yōu)化需要依托于負(fù)極材料的技術(shù)創(chuàng)新突破。
當(dāng)下石墨仍然是負(fù)極材料市場(chǎng)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(jìn)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(lái)，石墨負(fù)極將不能滿足鋰離子電池市場(chǎng)的高性能需求。隨著技術(shù)創(chuàng)新、消費(fèi)需求的變化，負(fù)極材料市場(chǎng)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(guò)程中，經(jīng)過(guò)許多嘗試，也有不少新的高能量密度負(fù)極材料被研發(fā)和試用，例如金屬鋰負(fù)極、合金類負(fù)極、金屬氧化物負(fù)極、金屬硫化物負(fù)極等等。在負(fù)極材料研究中，硅（Si）作為地殼中第二豐富元素，在儲(chǔ)量、成本、生態(tài)方面有優(yōu)勢(shì)，被視為最具吸引力的材料，也成為近年來(lái)負(fù)極材料研究的熱點(diǎn)。
硅基負(fù)極材料要想真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，要解決三個(gè)問(wèn)題：一是體積膨脹問(wèn)題，硅充放電過(guò)程中體積膨脹收縮變化達(dá)300%，會(huì)產(chǎn)生較大的機(jī)械應(yīng)力，多次循環(huán)后硅顆粒會(huì)發(fā)生斷裂和粉化，造成負(fù)極失效；二是內(nèi)部應(yīng)力和裂紋，硅基負(fù)極巨大的體積變化誘發(fā)電極內(nèi)部應(yīng)力積累，產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致電極粉化，活性材料與集流體分離，性能衰減；三是庫(kù)倫效率問(wèn)題，硅基負(fù)極巨大的體積效應(yīng)還會(huì)導(dǎo)致界面的不穩(wěn)定性，造成SEI的持續(xù)生長(zhǎng)，損失活性鋰源，降低庫(kù)侖效率。
為了解決上述這些問(wèn)題，科研人員采取了一系列的手段來(lái)對(duì)硅基負(fù)極材料進(jìn)行改性，包括了納米化、碳基復(fù)合、合金化和導(dǎo)電聚合物復(fù)合等等，其中碳基復(fù)合已經(jīng)在商業(yè)化的電動(dòng)汽車上應(yīng)用。
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9月份舉辦2022先進(jìn)負(fù)極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇。屆時(shí)，天津師范大學(xué)能源材料工程中心張波研究員將作題為《高容量硅碳負(fù)極材料的研究進(jìn)展》的報(bào)告。報(bào)告主要內(nèi)容包括張波研究員課題組近年來(lái)以石墨為主體材料所合成的多種高容量負(fù)極材料的最新研究進(jìn)展，并對(duì)幾種復(fù)合材料的電化學(xué)性能進(jìn)行綜合分析。
專家簡(jiǎn)介：
張波，45歲，天津師范大學(xué)能源材料工程中心研究員。2010年博士畢業(yè)于南開(kāi)大學(xué)新能源材料化學(xué)研究所，主要從事鋰電負(fù)極材料相關(guān)的研究工作。曾在天津渤�；ぜ瘓F(tuán)從事導(dǎo)電炭黑研發(fā)工作，在中海油主持完成鋰電負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，項(xiàng)目金額近千萬(wàn)元。在國(guó)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI收錄論文多篇，論文被引用近八百余次。進(jìn)入天津師范大學(xué)能源材料工程中心后，先后主持進(jìn)行了多項(xiàng)校企橫向課題研究工作�？偪蒲薪�(jīng)費(fèi)近300萬(wàn)元。2015年獲得天津市自然科學(xué)二等獎(jiǎng)（第四排名）。主要科研方向?yàn)橹虚g相炭微球、硅碳負(fù)極材料、快充石墨負(fù)極、低溫負(fù)極材料以及錫基負(fù)極等課題的研究。
參考來(lái)源：
1、邱治文.Si基鋰離子電池負(fù)極材料研究進(jìn)展
2、韓慕瑤等.硅及硅基負(fù)極材料的研究進(jìn)展
3、機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，硅基負(fù)極兩條商業(yè)化路線.中國(guó)粉體網(wǎng)
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/文正）
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