中國粉體網訊 開發高能量密度的鋰離子電池是動力電池界急需解決的問題，目前產業界力推的主流解決方案是正極采用高鎳三元材料，搭配高比容量硅碳負極材料。
理想的負極材料vs硅碳負極材料
理想的負極材料應滿足以下條件：
①能夠可逆嵌入與脫出Li，并且嵌入和脫出電位要盡量低，提高輸出電勢高。
②具有良好的離子和電子導電性。
③與電解液有較好的相容性，并具有較高的首次效率。
④原材料豐富，成本低。
⑤安全，低污染。
當然目前沒有完全滿足以上條件的負極材料，在眾多負極材料中，應用最多的是人造石墨、天然石墨等碳材料，最有發展潛力的是硅基負極材料。所以研究者們用復合的方式讓材料的優異性能得到體現，缺點盡量被彌補，因此有了硅碳負極材料。
幾種不同負極材料性能對比
用碳材料作為硅負極的復合對象的好處在于：①碳材料的導電性較好，能彌補硅材料導電性差的缺點，提高硅基負極材料的導電性；②碳材料在嵌脫鋰過程中體積變化很小（＜10%），且碳材料通常具有很好的潤滑性，可以有效抑制硅嵌脫過程中的體積變化，使電極結構和導電性得到很好的維持，進而使得硅基材料的循環穩定性提高。
硅碳負極的制備方法
1氣相沉積法
氣相沉積法包括化學氣相沉積法(CVD法)和物理氣相沉積法(PVD法)。CVD法是一種用于生產高質量、高性能的固體材料的化學方法，通常應用于半導體領域的薄膜制造。PVD法是一種真空沉積法，可以用來制作薄膜和涂層。
2高溫固相合成法
高溫固相合成是制備硅/碳負極材料的一種常用方法，即在高溫(1000～1500℃)下，通過固體界面之間的接觸、反應、成核和晶體生長反應生成大量的復合氧化物的方法。為了防止惰性相硅/碳的生成，反應溫度通常控制在1200℃。在反應過程中，升溫速率、反應前驅物的選擇和反應溫度將直接影響材料的結構和性能。高溫固相合成法的優點：工藝簡單，工藝參數易于控制，重現性好。
3機械合金化法
機械合金化是一種固態粉末加工技術，是通過采用重復冷焊、壓裂和在高能球磨機中重新焊接混合粉末粒子，得到均勻材料的一種方法。機械合金化已被證明能夠從混合元素或預合金粉末中合成各種平衡和非平衡合金相。與高溫固相合成法相反，機械合金化法制備的材料通常具有更小的粒度，更大的比表面積和更均勻的組織。
4靜電紡絲法
靜電紡絲技術融合了電噴涂和傳統的溶液干法紡絲纖維的優點，纖維直徑一般為幾百納米。靜電紡絲過程不需要使用化學凝固或高溫從溶液中產生紡絲，這使得該工藝特別適用于生產大而復雜的微粒纖維。靜電紡絲法可利用各種材料制備納米纖維，是一種低成本、工藝簡單的通用方法。
目前國內已有幾家企業生產硅碳負極材料，但是產量不大，2018年硅碳負極材料總出貨量在2600噸左右，2019年依然沒有明顯的增長。影響硅碳負極產業化規模擴大的關鍵因素是成本，只有當成本能與商用石墨相競爭時，才可能實現對現有石墨負極材料的大規模替換。因此，開發更簡單、更可靠、成本更低的制備方法將是關鍵。
參考來源：
楊樂之.鋰離子電池硅碳負極材料的結構設計研究進展
廣東工業大學.鋰離子電池硅碳負極的制備工藝及研究
劉旭燕.鋰離子電池硅/碳負極材料的制備與應用
（中國粉體網編輯整理/墨玉）
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