由石墨邦主办的2025年第七届新型气相沉积硅碳负极材料技术研讨会暨第二届钠离子电池及关键材料技术研讨会将于2025年3月26日-27日在常州市召开。
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硅基负极的比容量达到4000mAh以上，是石墨负极的10倍以上，被普遍看做理想的下一代锂电池负极材料，也成为各大材料和电池企业重点研发的对象。与此同时，硅基负极也存在诸多问题，制约了硅基负极的产业化应用。本文将介绍硅基负极的主要痛点及产业中的解决方案，供读者参考。
（1）材料膨胀。硅基负极材料在脱嵌锂过程中会产生巨大的体积膨胀，硅的膨胀率为300%，而石墨的膨胀率仅为12%左右。
材料膨胀产生的应力导致材料颗粒粉化、电接触不良、电极结构崩塌等问题，进而导致性能快速衰减。
（2）低首效。锂离子电池在首次充电时，电解液会在负极表面反应，形成SEI膜，会消耗活性锂离子，造成不可逆的容量损失。硅基负极的首次库仑效率通常为65%-85%，远低于商业化应用的石墨负极90%-94%。
（3）容量衰减。材料在充放电过程中的膨胀会反复破坏SEI膜，使硅材料暴露在电解液中，持续生成SEI膜，消耗活性锂，造成容量衰减。
（4）导电性差。硅是一种半导体材料，其本征电导率和离子扩散系数较低；同时硅基负极的SEI膜电导率低，且厚度过大，也是影响锂离子和电子的传输速度的重要原因。
硅基负极的大多数问题都来源于硅与电解液在固液界面上的反应。硅材料会与电解液中的六氟磷酸锂大量反应，生成过厚且导电性差的SEI膜，消耗活性锂，降低电导率；同时SEI膜反复破碎和持续生成，会进一步造成活性锂的消耗。
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