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新材料技术

锂离子电池因其能量密度高、倍率性能好、循环寿命长、自放电率低等优点，广泛的应用在动力电池和储能电池等领域。硅基材料由于具有较高的理论比容量(4200mAh/g，超过石墨负极的10倍)、较低的脱锂电位以及相对出色的安全性能，被认为是最有前景的下一代高比能量和长寿命锂电负极材料。 硅材料在嵌脱锂过程中会发生严重的体积膨胀，导致循环性能及库伦效率较差。因此多种方法被用来限制硅的体积变化，包括：硅氧化、纳米化、复合化、多孔化、合金化、预锂化等。目前有三条路线已经得到产业化应用，即研磨法纳米硅碳路线、硅氧路线及CVD气相沉积硅碳路线。前两条路径分别面临着纳米硅团聚问题和低首效、高成本的问题，迟迟没有得到大规模的产业化应用。随着化学气相沉积（CVD）硅碳产品的突破，在多孔碳骨架上沉积硅，形成硅碳负极材料，是目前研究的一大热点。多孔碳材料具有高化学稳定性、高导电性、高比表面积和丰富可调的多孔结构，硅碳复合不仅能通过多孔碳内部的空隙来缓冲硅嵌入锂过程中的体积膨胀效应，还能有效地转移电子和离子。CVD气相沉积硅碳技术路线已被多家电芯制造厂家视为最具规模产业化的硅基负极解决方案。

（1）碳源筛选。碳源主要可以分为三种，包括树脂基、生物质基和沥青基，每种分类下又有多种选择，不同碳源理化指标对最终影响成品的性能。重点研究内容包括：碳含量、灰分、氧含量、分子量、挥发分等； （2）碳源预处理。不同的碳源挥发分、水分和杂质等含量都不同，是否预处理后进行造孔，都将最终影响碳骨架的结构和性能。重点研究内容包括：预处理温度、预处理时间、纯化工艺等； （3）碱活化造孔。将KOH和碳源混合均匀，在惰性气体的保护下高温处理，在热解过程中活化剂与碳材料发生化学反应（6KOH+2C→2K+3H2+2K2CO3），进而使得碳材料形成发达的孔道结构。重点研究内容包括：碳碱比例、活化温度和活化时间对多孔碳孔容、比表、孔径的影响

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