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：在石墨负极材料的比容量已接近理论比容量极限的背景下，硅基负极作为下一代新能源车动力电池能量密度提升的关键材料，成为是研发和关注的焦点。
硅碳负极采用纳米硅和石墨材料混合，目前商业化硅碳负极容量在450mAh/g以下，一般用于消费电池。但硅碳负极的体积膨胀严重，导致循环性能较差，一般在500-600周，达不到国际规定动力电池循环1000周的标准。一般从２个方面对其进行材料改性：一方面是对硅单质体系的改性，如使用纳米硅和硅薄膜等；另一方面是对硅碳基复合材料的结构改性，如核-壳结构、多孔结构等。
为了深入了解硅碳负极产业化难题，中国粉体网邀请到了天津师范大学张波研究员做客“对话”访谈栏目。
张波，博士，天津师范大学校聘研究员。天津市工程专业学位优秀指导教师，中国化学与物理电源协会专家委员会委员。
研究方向：锂硫电池；中间相炭微球、人造石墨等负极材料及相关石油焦、包覆沥青的工业应用；硅碳、锡碳、软碳等新型负极材料及超级活性碳的工业应用。
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？
张波研究员：我之前在企业工作，2014年回到了天津师范大学能源与材料工程中心。当时我们比较看好硅碳负极这种高能量的材料，就开始做这个项目。目的是想实现硅碳负极产业化，而不是说简单的发几篇文章。
2014年开始我们围绕硅碳负极的产业化做了很多的工作，包括它的纳米化、分散性、包覆问题，包括它与石墨的覆合，都是围绕着硅碳负极产业化的难点去解决。到目前为止，围绕硅碳负极产业化的研究工作已经将近了9年了，现在也在进行中试开发，准备把它最终实现产业化。
粉体网：硅基负极材料的开发基于目前的石墨负极材料，在此基础上优化，比如说改导电剂，改电解液，您觉得二者在工艺上最大的区别在哪？
张波研究员：从单纯硅碳负极的角度，它与石墨负极在工艺上的区别很大。石墨负极是微米级颗粒，它用沥青进行包覆；而硅碳负极的硅材料一般要求其纳米化，而且要与微米级的材料进行复合，这个在工业生产上技术难度很大。因为纳米材料的活性很高，非常容易团聚，如果解决不好团聚的问题，在材料纳米化之后又会重新团聚，这就失去了纳米化的意义。
所以，硅碳负极相对于石墨负极，生产难度更大。
粉体网：您是如何看待硅氧/碳负极的？
张波研究员：目前，业内认为硅氧/碳负极是一个相对成熟的技术。硅氧本身的循环性能比硅碳要好，经过碳包覆，再经过与石墨的混合，在循环与膨胀方面是可以达到客户的使用要求的。
但是，硅氧的原料比较贵，比我们目前用的原料硅的价格要贵一个数量级；另外，硅氧负极的首效低，还要进行预锂化，预锂化则需要用到预锂试剂，而目前锂盐的价格比较高，这就造成了硅氧负极价格的进一步升高；再者，硅氧虽然说循环性能较好，由于其反应生成硅酸锂，可以抑制它的膨胀，对其循环性能有所帮助。但是反过来，这对于硅氧负极的电化学性能，比如说它的高低温性能、倍率性能有所影响；最后，由于硅氧反应生成硅酸锂，造成它的整体能量密度较低。
所以，为了追求高容量、低成本的材料，硅碳负极是一个很好的选择。
粉体网：硅碳负极匹配的电解液与石墨负极最大的区别在哪？
张波研究员：很多报告里面都在讲，硅碳负极的电解液需要添加不同的添加剂。不过在我看来，这只是一种辅助的手段，重点还是要把硅碳复合材料做好，硅要包覆完全，这个时候，电解液可以不需要添加剂。除非是硅碳复合材料没有做好，硅没有包覆好，这个时候需要在电解液添加剂上面做文章，以弥补硅碳复合材料本身的缺陷，包括导电剂、粘结剂等辅材的使用。
实际上如果硅碳复合材料本身做的很好，后面相应的辅材可以用的很少甚至不用。
粉体网：硅一新能源是您及课题组的硅基负极材料产业化落地项目吗？
张波研究员：是的，这是我们自己注册的一个公司，我们通过这个公司在推广硅基负极的产业化，包括硅碳和硅氧。
粉体网：也有在做硅氧？
张波研究员：硅氧也有在做，不过我们的硅氧路线区别于目前的CVD包覆，它是一条新的路线，成本更低，性能更好。
粉体网：你们的氧化亚硅是自己做的还是外购的？
张波研究员：买的国产的，我们是买的10μm的颗粒的一氧化硅，回来以后加工，然后再包覆。
（中国粉体网编辑整理/长安）
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