中国粉体网讯 开发高能量密度的锂离子电池是动力电池界急需解决的问题，目前产业界力推的主流解决方案是正极采用高镍三元材料，搭配高比容量硅碳负极材料。
理想的负极材料vs硅碳负极材料
理想的负极材料应满足以下条件：
①能够可逆嵌入与脱出Li，并且嵌入和脱出电位要尽量低，提高输出电势高。
②具有良好的离子和电子导电性。
③与电解液有较好的相容性，并具有较高的首次效率。
④原材料丰富，成本低。
⑤安全，低污染。
当然目前没有完全满足以上条件的负极材料，在众多负极材料中，应用最多的是人造石墨、天然石墨等碳材料，最有发展潜力的是硅基负极材料。所以研究者们用复合的方式让材料的优异性能得到体现，缺点尽量被弥补，因此有了硅碳负极材料。
几种不同负极材料性能对比
用碳材料作为硅负极的复合对象的好处在于：①碳材料的导电性较好，能弥补硅材料导电性差的缺点，提高硅基负极材料的导电性；②碳材料在嵌脱锂过程中体积变化很小（＜10%），且碳材料通常具有很好的润滑性，可以有效抑制硅嵌脱过程中的体积变化，使电极结构和导电性得到很好的维持，进而使得硅基材料的循环稳定性提高。
硅碳负极的制备方法
1气相沉积法
气相沉积法包括化学气相沉积法(CVD法)和物理气相沉积法(PVD法)。CVD法是一种用于生产高质量、高性能的固体材料的化学方法，通常应用于半导体领域的薄膜制造。PVD法是一种真空沉积法，可以用来制作薄膜和涂层。
2高温固相合成法
高温固相合成是制备硅/碳负极材料的一种常用方法，即在高温(1000～1500℃)下，通过固体界面之间的接触、反应、成核和晶体生长反应生成大量的复合氧化物的方法。为了防止惰性相硅/碳的生成，反应温度通常控制在1200℃。在反应过程中，升温速率、反应前驱物的选择和反应温度将直接影响材料的结构和性能。高温固相合成法的优点：工艺简单，工艺参数易于控制，重现性好。
3机械合金化法
机械合金化是一种固态粉末加工技术，是通过采用重复冷焊、压裂和在高能球磨机中重新焊接混合粉末粒子，得到均匀材料的一种方法。机械合金化已被证明能够从混合元素或预合金粉末中合成各种平衡和非平衡合金相。与高温固相合成法相反，机械合金化法制备的材料通常具有更小的粒度，更大的比表面积和更均匀的组织。
4静电纺丝法
静电纺丝技术融合了电喷涂和传统的溶液干法纺丝纤维的优点，纤维直径一般为几百纳米。静电纺丝过程不需要使用化学凝固或高温从溶液中产生纺丝，这使得该工艺特别适用于生产大而复杂的微粒纤维。静电纺丝法可利用各种材料制备纳米纤维，是一种低成本、工艺简单的通用方法。
目前国内已有几家企业生产硅碳负极材料，但是产量不大，2018年硅碳负极材料总出货量在2600吨左右，2019年依然没有明显的增长。影响硅碳负极产业化规模扩大的关键因素是成本，只有当成本能与商用石墨相竞争时，才可能实现对现有石墨负极材料的大规模替换。因此，开发更简单、更可靠、成本更低的制备方法将是关键。
参考来源：
杨乐之.锂离子电池硅碳负极材料的结构设计研究进展
广东工业大学.锂离子电池硅碳负极的制备工艺及研究
刘旭燕.锂离子电池硅/碳负极材料的制备与应用
（中国粉体网编辑整理/墨玉）
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