中国粉体网讯 作为锂离子电池关键材料之一，负极材料对锂离子电池的最终性能起着至关重要的作用。2023年2月9-10日，由中国粉体网主办的“先进负极材料技术与产业高峰论坛”于山东青岛隆重召开。会议期间，针对各类负极材料的产业化技术与国内外市场状况，我们邀请到业内专家学者、优秀企业代表做客“对话”栏目，进行访谈交流。
前言：石墨类负极是锂电负极市场的主流，但由于石墨材料的比容量已接近理论比容量极限372mAh/g，进一步提升空间有限，限制了高性能锂离子电池的发展。硅基负极材料因其具备高理论容量、低脱嵌锂电位、环境友好、储量丰富等优点，被视为最具潜力的下一代负极材料。
但硅基负极材料要想真正实现大规模应用，需要面对三个方面的挑战： 一是体积膨胀问题；二是应力积累和裂纹的产生问题；三是不稳定的SEI。
为了充分利用硅的高比容量，改善其缺陷，研究人员做了大量的研究。其中，最有效的策略之一就是制备硅/碳复合材料，这种方法可以综合利用硅的高比容量和碳材料良好的机械性能和导电性。
此次，中国粉体网邀请到了中科院金属所李峰研究员做客“对话”访谈栏目，带我们深入了解硅碳负极研究进展与挑战。
李峰，中国科学院金属研究所研究员，国家杰出青年基金获得者，博士生导师。
研究方向：电化学能量储存与转换用材料及器件的制备和应用。
粉体网：请您先简单介绍一下您课题组在硅碳负极方面的科研工作？
李峰研究员：我的课题组主要是做碳材料，硅碳材料是碳材料的延伸。目前硅碳材料的研究，尤其是基础性研究，已经从材料的结构向材料的应用发展。我特别关注于硅基材料的应用，在应用里面，有几个关键指标在做一般研究的时候比较容易忽略。一个是在一定载量下面的容量发挥；第二个是硅本身使用条件下的状态变化，比如压实密度、对于电解液的相容性等等。这些都是我目前研究的方向，尤其是硅碳研究时最主要的几个方面，我也希望这些研究能够促进硅碳材料的发展。
还有一个比较重要的方向是硅负极极片的发展，就是使用硅材料如何形成很好的极片，尤其是在使用条件下的极片，能够实现高库伦效率。尤其是现在作为普通石墨类负极材料可以达到92%以上库伦效率的指标下，作为硅碳，在一定的极片的情况下，如何能够达到90%以上的首次库伦效率。这也是我最近最关注的内容之一。
粉体网：您认为硅碳负极产业化的最大阻碍是什么？
李峰研究员：硅碳负极其实大家都一直非常关注，而且现在已经有了小量的、批量的生产，无论是硅碳还是氧化亚硅。后面应该在现在的基础上，从百吨到千吨，甚至到万吨的规模在发展。
影响硅碳负极应用的最大阻碍还是如何把硅基材料很好的应用到电极里面，这里面其实是一系列的过程，包括极片的加工、混料等等。而且要有针对性的一些应用，比如最典型的，现在硅材料应用最多的圆柱电池。之所以把硅材料应用于圆柱电池的原因，在于它在膨胀的时候是比较均匀的径向的膨胀，所以说它在受应力的条件下会小一些，综合性能比较好。同时，我们在研究的时候，也应该注重在使用条件下，如何达到它的性能指标。
在满足以上条件下，我觉得硅材料还是非常有希望的。
粉体网：您认为硅碳负极相较于硅氧/碳负极最大的优势在哪里？
李峰研究员：硅氧负极相比于硅碳负极最大的问题在于平台要高一些，同时容量，单纯SiOx的容量，要比硅碳负极低一些。但是从应用的角度，硅氧负极的分散性更好一些。所以最近市场上硅氧负极开始走量，而硅碳负极在原来的基础上，增长速度不及硅氧负极。
粉体网：您觉得我国在硅碳负极产研结合方面存在哪些优势与弊端？
李峰研究员：首先，我们的研究人员很多。大学、研究所，还有企业，而且企业也是投入了相当的研发力量，包括从材料，到器件都有。大体量是我们研究的最大优势，而且更加容易接近于应用。材料的应用是一个复杂的系统过程，而不是单纯的材料本身的性能。比如对于材料设备，这个设备包括材料本身的制造设备，比如粉体材料的制备；还有对于整个材料的处理，也是粉体的处理过程，只有把这个过程做的很好，我觉得我们现在有很好的设备基础，能够很好的实现。
如果说不足的地方，就是相对来说，材料的研究进展，从最开始的基础研究，接着到中试，再到放大过程，虽然说有很多尝试，但是现在来说，市场的接受程度还是较弱。我认为其中最主要的问题，在工艺研究这一方面，还是没有完全能够满足电池厂的需要。提高的地方可能包括很多的方面，比如我最开始讲的我的研究方向，主要关注它的工艺性能。但是更多的是，在我们现有的设备的基础上来实现这些工艺性能，我觉得这可能是我们现在面临的最大的问题。比如我们如何在软包电池里面，很好的应用硅负极。如果一旦能够实现这样的突破，那么我觉得硅碳负极的市场应该是非常巨大的。
（中国粉体网编辑整理/长安）
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