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為什么說硅碳材料是最有潛力的鋰電池負(fù)極材料？

新能源汽車領(lǐng)域的日趨火爆，吸引著國(guó)內(nèi)外大量企業(yè)前赴后繼奔赴“戰(zhàn)場(chǎng)”，并不新鮮的錳酸鋰技術(shù)卻似乎又開始綻放出引人注目的色彩。技術(shù)創(chuàng)新固然可喜，但尋找性價(jià)比更高、儲(chǔ)藏量更大、具有更多定價(jià)話語(yǔ)權(quán)的新原材料，才是提升行業(yè)終端降本增效能力的治本之法。

硅是目前人類至今為止發(fā)現(xiàn)的比容量(4200mAh/g)最高的鋰離子電池負(fù)極材料,是一種最有潛力的負(fù)極材料，但硅作為鋰電池負(fù)極應(yīng)用也有一些瓶頸，第一個(gè)問題是硅在反應(yīng)中會(huì)出現(xiàn)體積膨脹的問題。通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)可以證明嵌鋰和脫鋰都會(huì)引起體積變化，這個(gè)體積變化是320%。

石墨表面因?yàn)閷?dǎo)電性特別好，相對(duì)來說SEI膜比較均勻，它的組成跟硅負(fù)極不一樣。中科院科相關(guān)學(xué)家做了一些嘗試在硅上做了碳包覆，為了做對(duì)比，我們硅上只做了部分的石墨烯包覆，其他地方空出來。最終看到包覆和不包覆SEI膜的生長(zhǎng)情況不一樣，碳包覆的SEI膜就明顯減少，沒有包覆的SEI膜就有很多。

從長(zhǎng)期的基礎(chǔ)研究來看，碳包覆的作用是：

（1）約束和緩沖活性中心的體積膨脹

（2）阻止納米活性粒子的團(tuán)聚

（3）阻止電解液向中心滲透，保持穩(wěn)定的界面和SEI

（4）硅材料貢獻(xiàn)高比容量，碳材料貢獻(xiàn)高導(dǎo)電性

硅碳負(fù)極具有非常廣闊的市場(chǎng)空間

負(fù)極材料技術(shù)相對(duì)比較成熟，且其集中度較高，產(chǎn)能由日本向中國(guó)轉(zhuǎn)移比較明顯。目前負(fù)極材料以碳素材料為主，占鋰電池成本較低，在國(guó)內(nèi)基本全面實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。從區(qū)域看，中國(guó)和日本是全球主要的產(chǎn)銷國(guó)，動(dòng)力電池企業(yè)采購(gòu)負(fù)極主要來自于日本企業(yè)。

硅碳負(fù)極材料是未來鋰電池負(fù)極材料最具應(yīng)用潛力的，可見硅碳負(fù)極材料的市場(chǎng)容量有多大，這也解釋了目前為何有眾多企業(yè)和研究單位布局硅碳負(fù)極材料。