中国粉体网讯  随着新能源汽车对续航能力要求的不断提高，锂电池负极材料也在向着高比容量方向发展，负极材料正经历着从传统石墨到新型复合材料的演进。

作为锂离子电池的第一代负极材料，石墨负极材料的容量居中，稳定性好，是当前主流的负极材料。但石墨负极材料也存在不足之处，由于反复的充放电循环，石墨负极会经历体积膨胀和锂离子嵌入/脱出过程中的结构变化，这可能会导致石墨负极的结构逐渐变得不稳定，降低负极的可逆容量和循环寿命。

研究者通过许多新型技术对石墨材料进行改性与优化，提高石墨负极的循环稳定性和使用寿命。例如通过表面包覆技术，如在石墨表面包覆无定形碳层或金属氧化物层，可以有效减少电解液与石墨的直接接触，抑制副反应的发生，提高首次库伦效率；或者采用元素掺杂（如氮、硫、硼等）的方法可以改变石墨的电子结构和层间距，从而提升其倍率性能和循环稳定性。此外，通过构建三维多孔石墨结构或引入导电网络（如碳纳米管、石墨烯等），可以显著改善锂离子的扩散动力学，使石墨负极具备更好的快充性能。

随着石墨材料的比容量性能逐渐趋于理论值（372mAh/g），研究者们将眼光投入到硅基负极这一极具潜力的替代材料上。硅基负极凭借其超高的理论比容量和适宜的嵌锂电位被视为下一代高能量密度锂电池的理想选择。

但硅基负极材料存在的一些问题阻碍了其商业化：（1）硅的导电性差；（2）在充放电过程中硅颗粒在脱嵌锂过程中的体积膨胀率高达300%，这种较大的体积变化过程形成的应力会造成颗粒的破碎，进而导致颗粒粉化及活性物质从铜箔上脱落；（3）固体电解质界面膜（SEI膜）的不断生长变厚使材料导电性变差及大量锂离子的损失，造成容量衰减。

为解决这些问题，研究者们主要通过改变硅的结构和将其与炭材料复合来改善其电化学性能。例如将硅纳米化、多孔化，掺杂以及与碳复合制成核壳结构、三维网络结构等。

在纳米硅颗粒外面均匀包覆一层碳，即得到核壳型的硅碳复合材料。如果硅颗粒尺寸在纳米级，本身体积效应较小，再加上碳壳的存在减小了硅表面与电解液的直接接触并改善了硅颗粒之间的电子传导，因此整个电极的循环稳定性可以得到很大提高。

针对各类负极材料的产业化技术与国内外市场状况，中国粉体网将于2025年6月24-25日在安徽·合肥举办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。大会旨在为负极材料产业链上中下游企业搭建深度交流的平台，开展产、学、研合作，助推负极材料行业持续健康发展。届时，来自沈阳工业大学的史发年教授将作题为《锂电池负极材料进展与双重改性策略提高硅碳负极稳定性》的报告。

本报告将首先介绍石墨负极材料的应用、存在的问题以及优化策略；然后重点汇报团队使用双重改性技术优化硅碳材料，提高了硅碳负极的循环稳定性。在1A/g大电流密度下循环500圈后保持可逆比容量在1000mAh/g，具有潜在负极材料实用价值。

专家简介：

史发年，博士，沈阳工业大学教授，博士生导师。中国能源学会能源与环境专业委员会委员，中国化工学会无机酸碱盐专业委员会智库专家委员，中国化学会高级会员。主要研究方向包括：复合材料、稀土功能材料、锂离子电池关键材料等的设计与改性。共发表学术论文180余篇，其中有10篇论文进入ESI 1%高被引。积极与多家企业合作参加各种产学研用活动。主持国家自然科学基金面上项目、辽宁省教育厅重点项目及横向课题等。于2024年参与两项锂离子电池电极材料领域的团体标准起草与修订工作。

参考来源：

丁波《锂离子电池硅基负极材料化学改性、电极设计及电化学性能研究》

（中国粉体网编辑整理/乔木）

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