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硅是行業(yè)內(nèi)公認的下一代鋰離子電池負極材料，目前硅負極的實用化主要有三種策略，即碳包覆氧化亞硅、納米硅碳和無定形硅合金。其中碳包覆氧化亞硅體積膨脹相對較小，循環(huán)壽命較好，但首效較低，且倍率性能較差。納米硅碳則首效相對較高，但循環(huán)壽命較差，目前主要用于對體積變形不太敏感的鋼殼電池中。無定形硅合金首效較低，且制備成本較高，一直沒有獲得應(yīng)用。

中科院物理所團隊除了開展上述關(guān)于硅基負極材料基礎(chǔ)科學問題的研究以外，還一直致力于將其推向?qū)嵱没?。針對關(guān)鍵材料，團隊于1997 年在國際上申請了第一個關(guān)于納米硅儲鋰的專利，它表明納米化可以明顯地提升硅負極的循環(huán)穩(wěn)定性，為硅負極的實際應(yīng)用指明了方向。此后，基于硅材料的高容量和碳材料高穩(wěn)定性，該團隊又相繼提出了實用性較強的多種結(jié)構(gòu)的硅碳復合負極材料，主要包括“魚皮花生”、“元宵結(jié)構(gòu)”、“核桃結(jié)構(gòu)”和“海膽結(jié)構(gòu)”。另外，除了核心材料，我們還針對硅負

極的精細制備工藝如氣相包覆和黏結(jié)劑等輔料也布局了相關(guān)核心專利，物理所團隊關(guān)于硅基負極材料的研發(fā)歷程見圖14。基于上述積累，為了加快硅基負極材料產(chǎn)學研進程，溧陽天目先導電池材料科技有限公司于2017 年成立，目前納米硅碳負極材料已經(jīng)實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)和應(yīng)用。