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【演讲嘉宾】史发年丨低成本双重改性策略提高硅碳负极循环寿命研究

4月20-21日,以“聚焦硅基负极突破·擘画固态电池新篇”为主题的“2026硅碳负极材料大会暨固态电池技术交流论坛”在浙江宁波盛大举行。本次大会由中国电子材料行业协会电池材料分会指导支持,电池工业网、北京中工产研联合主办。

本次大会吸引了电池、新能源汽车、储能和电池材料领域的相关重点企业、知名机构和研究院所等数百位代表参会,共同探讨“双碳”目标下的硅碳负极行业发展路径,为行业交流、思想碰撞、资源汇聚搭建重要平台,为推动新质生产力、创新驱动绿色转型注入新动力。

大会主题演讲环节,沈阳工业大学教授博士生导师、首席科学家史发年进行了以《低成本双重改性策略提高硅碳负极循环寿命研究》为题的演讲。

【演讲嘉宾】史发年丨低成本双重改性策略提高硅碳负极循环寿命研究(图1)

为何需要新型负极材料?

史发年教授表示,‌新型负极材料‌的研发主要是为了突破传统石墨负极的性能瓶颈,满足对更高能量密度、更快充电速度和更长续航能力的需求。‌石墨负极‌的理论比容量仅为‌372mAh/g‌,目前已接近其极限,难以支撑下一代高能电池的发展。

相比之下,‌硅基材料‌的理论比容量高达‌4200mAh/g‌,是石墨的10倍以上,被视为最具潜力的替代材料。然而,硅在充放电过程中会发生高达‌300%的体积膨胀‌,导致材料粉化、结构破裂和循环寿命短,严重制约其商业化应用。在此背景下,研究人员开发了‌硅碳负极材料‌,通过将硅与碳复合,利用碳基质缓冲体积膨胀、提升导电性,从而改善稳定性。

主流技术路线:硅氧(SiOx)和硅碳(Si/C)是两种最主要的材料形式。硅氧负极的体积膨胀较小,循环性能相对更好,但首次效率较低;硅碳负极则能实现更高的克容量,但对制备工艺要求极高。

关键制备工艺:CVD(化学气相沉积)法是制备高性能硅碳负极的核心工艺之一。它能在纳米级别精确控制硅颗粒在碳材料中的分布和包覆,有效缓冲体积膨胀,从而显著提升负极材料的综合性能。

性能补偿技术:预锂化技术是为负极材料提前补充在首次充放电中会永久损失的锂离子,能有效克服硅基负极首效低的缺点,是提升其实际可用容量的关键技术。

在硅碳负极材料研究方面,史发年教授得出三大结论——第一代负极材料石墨在未来10年以内依旧是主要负极材料,占据50%以上的市场份额;硅碳负极材料作为第二代锂离子电池负极材料在2025年开始量产,但是要想完全代替石墨负极材料,还有很长路要走;硅碳负极材料的循环稳定性和倍率性能可以通过联合改性技术,协同作用获得极大提高。

最后,史发年教授对江苏亮果金属制品有限公司的支持表达了感谢,该公司地处长三角高端智造产业集聚区,是全国先进制造产业基地,业务涵盖新能源成套设备,包括间歇式回转窑、连续式回转窑、热处理设备等,并配有新材料联合实验室(小试实验室),与多位高校教授及正高级工程师一起携手实践,不断优化升级装备,拓展新能源领域。

以上根据现场录音整理,未经本人校验审核。


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