中國粉體網(wǎng)訊 近年來，高性能負極材料成為目前鋰離子電池的研究熱點之一，硅基負極材料更是因其理論比容量遠超石墨負極，成為行業(yè)突破能量密度瓶頸的核心方向。2025年6月24-25日，由中國粉體網(wǎng)主辦的第二屆硅基負極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇暨2025CVD硅碳負極材料前沿技術(shù)論壇在安徽合肥舉辦。
在此期間，中國粉體網(wǎng)邀請到了四川大學的王延青研究員就超長碳納米管及其在硅碳負極中的應用等一系列問題進行了探討交流。
中國粉體網(wǎng)：王老師，您團隊在硅碳負極材料領(lǐng)域的主要研究方向在哪幾個方面？近年來有哪些研究成果？
王老師：我們團隊在硅碳負極領(lǐng)域的主要研究方向一是開發(fā)新型硅基負極材料的制備方法，二是構(gòu)建有助于提升性能的材料結(jié)構(gòu)。在制備方法上，利用工業(yè)廢棄物如鈦高爐渣，通過鋁熱還原和酸蝕刻相結(jié)合的方式，制備出多孔微硅/硅-鈦合金負極；還通過噴霧干燥法，將硅納米顆粒和多壁碳納米管分散液等混合，合成多孔球形硅/碳納米管負極材料。
中國粉體網(wǎng)：王老師，請您簡單介紹一下量產(chǎn)超長碳納米管單分散液的工藝和相應的生產(chǎn)設備。
王老師：研究發(fā)現(xiàn)作為鋰電池新型導電劑的碳納米管隨著長度越長，長程導電能力越強，鋰電池的倍率性能會有巨大提升。但由于超長碳納米管聚集性和穩(wěn)定性難以解決，一直未能廣泛運用。為了解決超長碳納米管聚集性和穩(wěn)定性這一關(guān)鍵科學問題，我們團隊一直致力于研究并解決這個世界性難題，最終開發(fā)出了一種量產(chǎn)超長碳納米管單分散液（漿料）的工藝和相應生產(chǎn)設備。量產(chǎn)超長碳納米管單分散液的核心在于通過“高效分散+穩(wěn)定化控制”打破團聚平衡，工藝上需結(jié)合機械力、超聲能與分散劑協(xié)同作用。我們主要采用共價-非共價聯(lián)合修飾技術(shù)開創(chuàng)非/弱極性/固態(tài)分散，實現(xiàn)了從極性溶劑到非/弱極性溶劑到固態(tài)分散，在國際上首次提出“活性納米碳”的概念，即固態(tài)分散。填補國內(nèi)CNT在非/弱極性體系分散的空白，開創(chuàng)和引領(lǐng)固態(tài)分散新方向（無溶劑分散），最終實現(xiàn)全體系分散。
中國粉體網(wǎng)：王老師，超長碳納米管在硅碳負極中的應用與其他碳材料相比有哪些獨特優(yōu)勢？
王老師：超長碳納米管由于其連續(xù)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，能夠有效抑制硅的體積膨脹，同時提供高導電性，從而在循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能上表現(xiàn)優(yōu)異。另外，超長碳納米管的長徑比可能有助于形成更有效的電子傳輸通道，減少電子傳輸距離，從而提高電池的充放電效率。同時，其機械性能可能有助于維持復合材料的結(jié)構(gòu)完整性，減少循環(huán)過程中的結(jié)構(gòu)破壞。不過，也需要注意超長碳納米管可能存在的缺點，例如分散性問題，過長的碳納米管可能在復合材料中難以均勻分散，導致局部應力集中，反而影響性能。但如果在制備過程中解決了分散問題，超長碳納米管的優(yōu)勢就能充分發(fā)揮。
中國粉體網(wǎng)：王老師，使用超長碳納米管制備的硅碳復合材料具備多孔球形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)如何提升電化學性能？
王老師：多孔球形結(jié)構(gòu)為電解液滲透提供了更大的面積，有利于鋰離子的插入和脫出。多孔球形結(jié)構(gòu)與超長碳納米管的結(jié)合，通過“孔隙緩沖體積膨脹+球形均勻應力分布+碳納米管導電增強”的三重機制，顯著提升硅碳復合材料的循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能與能量密度。這種結(jié)構(gòu)設計不僅解決了硅負極的體積膨脹難題，還通過優(yōu)化離子/電子傳輸路徑和活性物質(zhì)負載效率，推動硅碳負極向高容量、長壽命方向發(fā)展，在動力電池與儲能領(lǐng)域具有重要應用價值。
中國粉體網(wǎng)：王老師，這種硅碳復合材料是否具備產(chǎn)業(yè)化能力？它的應用前景如何？
王老師：硅碳復合材料具備一定的產(chǎn)業(yè)化能力。在制備方法上，如利用噴霧干燥法可規(guī)�；铣啥嗫浊蛐喂�/碳納米管負極材料，該方法成本效益高且可擴展性強，適合大規(guī)模生產(chǎn)；從原料角度，使用鈦高爐渣這種工業(yè)廢棄物制備硅/硅-鈦合金負極，既降低成本又解決了資源浪費和環(huán)境問題，具有經(jīng)濟和環(huán)境優(yōu)勢。在應用前景方面，這種硅碳復合材料可應用于鋰離子電池領(lǐng)域，滿足電動汽車等對高能量密度電池的需求。其優(yōu)良的電化學性能，如高比容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性，有助于提升電池性能，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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