科创中国

行业领域

新材料技术,高技术服务业,新能源及节能技术

需求背景

随着我国新能源产业的蓬勃发展，锂离子电池已成为人们生活的重要组成部分, 广泛地应用于各类消费电子产品、电动汽车、新能源储能等领域。锂离子电池的石墨负极材料在应用中只能达到320～360m Ah/g，其实际所达到的比容量已经接近石墨理论比容量，很难再提升。硅基负极材料因理论比容量高(3752m Ah/g)，环境友好以及低廉的成本，正逐渐成为电池企业和锂电材料商改善负极的最优先选择，是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。但在实际应用中硅基材料也存在较为明显的缺点，主要有以下两方面：1、在充放电过程中会引起硅体积膨胀100%~300%，巨大的体积效应及较低的电导率将限制硅负极技术的商业化应用。2、硅为半导体，导电性比石墨差很多，导致锂离子脱嵌过程中不可逆程度大，进一步降低了其首次库伦效率。因此抑制充放电过程中的体积膨胀效应，成为硅负极研究的关键问题之一。

硅碳复合负极材料可解决硅在充放电过程中容易产生体积膨胀，造成硅颗粒粉化，锂离子电池的循环寿命低、使用性能差，若对硅材料进行表面改性抑制了硅作用的发挥的技术问题。

需解决的主要技术难题

1、需要解决硅在充放电过程中容易产生体积膨胀，造成硅颗粒粉化，并且充放电过程中暴露出来的硅不断消耗电解液生成新的SEI膜，使锂离子电池的循环寿命低、使用性能差，若对硅材料进行表面改性抑制了硅作用的发挥，让硅无法发挥其高克容量的技术问题。

2、需要确定硅碳复合负极材料制备工艺参数。

3、需要对硅碳复合负极材料的性能进行研究。

期望实现的主要技术目标

1、纳米硅和无定形碳的混合物料，质量比的理论计算值约为11:9，测得物料克容量为2357 .4mAh/g。

2、硅碳复合负极材料克容量为595 .3mAh/g以上。

需求解析

解析单位：“科创中国”煤炭清洁高效利用产业服务团（中国煤炭学会） 解析时间：2022-11-08

李义春

石墨烯产业技术创新战略联盟

理事长

综合评价

技术需求描述比较清晰 1、需要解决硅在充放电过程中容易产生体积膨胀，造成硅颗粒粉化，并且充放电过程中暴露出来的硅不断消耗电解液生成新的SEI膜，使锂离子电池的循环寿命低、使用性能差，若对硅材料进行表面改性抑制了硅作用的发挥，让硅无法发挥其高克容量的技术问题。 2、需要确定硅碳复合负极材料制备工艺参数。 3、需要对硅碳复合负极材料的性能进行研究。

查看更多>

处理进度