宁东技术市场科技成果推介（第54期）——锂离子电池硅碳负极制备技术

锂离子电池在大型能量转换装置上的应用是目前解决能源危机以及环境问题最重要的措施之一。目前已商业化石墨负极理论比容量(~372mAh/g)低，很难满足大型器件的动力驱动对能量大、持久力长的要求。硅基材料因其具有超高的理论比容量(室温下3675mAh/g)、较低的工作电位、丰富的自然储量、原材料廉价易得等优势，最有可能成为下一代商业化的锂离子电池负极材料。根据新材料在线预测，预计2026年我国硅碳负极材料的市场渗透率将达到23%，市场需求或达50万吨。

山西煤化所开发了表面包覆法与球磨法制备锂离子电池硅碳负极技术。表面包覆法技术以克服硅基材料在循环过程中的体积膨胀问题为出发点，以硅纳米颗粒为活性物质，利用表面活性剂实现硅在硬碳或石墨间的分散，通过界面调控、表面包覆、低温炭化、模板去除等工艺获得具有特定形貌的硅碳复合物。球磨法技术通过添加熔融盐或对硅颗粒表面进行刚性材料包覆，打断局部热对硅颗粒的直接氧化通道，结合融盐清洗、刻蚀技术，提高了硅碳复合材料中硅的有效利用率。

1.表面包覆法技术以纳米硅为活性材料，结合表面处理，突破硅在碳质材料中的分散问题，通过结构设计获得具有一定形貌结构的硅碳负极材料，有效缓解硅纳米颗粒在充放电过程中的体积膨胀，具有高比容量、优异倍率性能和长循环寿命等特点。

2.球磨法技术以纳米硅为活性材料，利用熔融盐以及其他刚性材料降低了高速球磨过程中空气对硅颗粒的氧化影响，减少了情性气氛的使用，有效降低了硅在球磨过程中的损失，提高了硅的有效利用率，降低了球磨技术的工业成本。