中国粉体网讯 近年来,高性能负极材料成为目前锂离子电池的研究热点之一,硅基负极材料更是因其理论比容量远超石墨负极,成为行业突破能量密度瓶颈的核心方向。2025年6月24-25日,由中国粉体网主办的第二届硅基负极材料技术与产业高峰论坛暨2025CVD硅碳负极材料前沿技术论坛在安徽合肥举办。
在此期间,中国粉体网邀请到了哈尔滨工业大学教授、深圳索理德新材料科技有限公司董事长慈立杰就硅基负极材料和固态电池适配性等一系列问题进行了探讨交流。
中国粉体网:慈教授,请您介绍一下您团队在硅基负极材料领域的研究进展。
慈教授:我团队的研究分为两部分:一是学校的基础研究团队,二是公司的产业化研究团队。其中,学校研发团队主要聚焦于硅基负极材料,涵盖固态电池相关材料的应用研究;对于具备落地产业化潜力的成果,我们会依托公司平台进行孵化。
当前,固态电池备受关注,我公司专注于固态电池核心材料的研发,在硅基负极(尤其是新型CVD法硅碳负极材料)在固态电池中的应用方面,已开展了相应基础研究。近期,我们的研究取得一定进展,结合产业化推进与全固态电池开发工作,已与部分企业达成合作,旨在推动新型硅碳负极材料在全固态电池领域的实际应用。
中国粉体网:慈教授,您认为CVD法制备硅碳负极是实现硅基负极产业化的关键技术吗?
慈教授:我从事硅碳材料基础研究已有十余年,对这类材料积累了一些自身的理解。当前,硅碳材料在应用中面临几个关键问题:其一,结构稳定性问题。通过CVD沉积进多孔炭中的硅并非晶态,而是呈现单原子甚至非晶状态,且被多孔碳基体包覆,这一结构能较好地解决稳定性问题。相较于硅氧复合或纳米砂磨硅的制备方式,其在结构上具有显著优势,材料膨胀率也有所降低。其二,颗粒膨胀导致SEI膜不断增厚的问题。综合来看,从结构角度而言,我认为CVD法制备的硅碳负极是目前最理想的方案,这也是行业内较为认可的发展方向。
中国粉体网:慈教授,您认为硅基负极材料和固态电池的适配性如何?
慈教授:毫无疑问,固态电池材料需朝着高能量密度方向推进。其负极材料主要分为两类:硅基与锂金属。在基础研究领域,锂金属是众人关注的重点;而硅基负极虽有技术探索,但投入相对有限。从产业应用来看,目前硅基负极更受认可,能量密度可达400Wh/kg;若要进一步提升至400-500Wh/kg区间,则需采用金属锂或者锂的某种复合形式。所以我认为,硅基负极材料和固态电池是良配。
中国粉体网:慈教授,索理德科技硅基负极产品主要有哪些?是否能批量生产?
慈教授:主要分为两方面:一是硅氧,其整体市场前景相对有限,目前主要应用于日韩市场,像LG、三星、SK等企业多采用硅氧负极材料;二是硅碳,以新型CVD硅碳为例,已在数码消费领域得到应用。若能进一步降低成本、提升产量及批量稳定性,硅碳在动力电池领域的应用将实现大幅拓展。
中国粉体网:慈教授,您认为当前硅基负极材料的产学研结合面临哪些关键挑战?未来应如何协同创新以推动其商业化进程?
慈教授:目前,CVD硅碳在基础研究领域的探索尚显不足,这类结构的硅碳实际上是由产业端推动发展的,美国的SILANANO和GROUP 14这两家企业便是主要推动者。近两年来,国内产业端在该领域进展迅速,但基础研究层面对于其结构、界面的认知仍较为欠缺,而这些正是亟待解决的问题。
当前新型硅碳存在的最大问题是倍率性能欠佳,因此需要通过深入研究其界面与结构,找到提升倍率性能的突破口,这是技术研究中需要完成的细致工作。若能将这些研究成果与现有产业化进程相结合,必将有效推动该材料的发展。因此,我认为仍有大量基础研究工作亟待开展,我们的硕士生与博士生也正在投身这一领域的研究。值得注意的是,这并非由基础研究直接推动产业化,而是呈现相反的路径——产业端的发展催生了对基础研究的需求,包括对材料本身的需求以及对其认知的需求,进而推动基础研究开展相应的补充性探索,实际情况正是如此。
在协同创新方面,我们既有学校基础研究团队,又依托孵化的企业研发团队,且研发实力雄厚,拥有近七八十人的研发团队,这种“产学研”结合模式在我看来是最为理想的。当然,高校教授也可与其他企业开展合作,但相对而言,这类合作的紧密程度往往不足。
就像我们目前的模式:产业中遇到的基础性问题会直接交付学生,让他们沉下心来开展深度研究。学校的研究虽聚焦范围较窄,却能实现深耕细作,对材料的机制机理进行深入挖掘;而企业的研发则更侧重产品性能指标的提升。若能将二者有效结合,通过完善激励机制,依托材料设计优化实现性能指标突破,完全可以达成高效融合。因此,我坚信我们当前这种“产学研”结合的状态,是非常优质的创新模式。
(中国粉体网编辑整理/初末)
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