中國科學院化學研中國科學院化學研中國科學院化學研硅基負極材料的前沿研究及展望中國科學院化學研◆電化學反應機理，原位/過程表征，提高首效新方法，匹配體系，等等舉例：降低“死鋰”殘留，提高硅負極首圈庫侖效率B0si●SVGealloyOLithiDE而AABCbF"受“等價類質同象”方法的啟發(fā)，用部分等價但直徑更大的離子取代原離子擴大晶格尺寸來提高離子電導率，從而降低了循環(huán)中的“死鋰”殘留，可以將硅負極的首圈庫侖效率提升至~94%。從而降低了循環(huán)中的“死鋰”殘留，可以將硅負極的首圈庫侖效率提升至~94%。政策+政策+十企業(yè)三元正極嘉富轉正卷硅基負極基礎研究和應用研究相結合，學術界與產業(yè)界密切合作，共同推動硅基負極材料在鋰離子電池中的產業(yè)應用。中國科學院化學研中國科學院化學研電池能量密度=電池容量x放電電壓/質量(體積)體積能量密度Wh/L體積能量密度Wh/L質量能量密度Wh/kg音套錯三元正極套錯三元正極石墨磷酸磷酸鐵鋰電池性能一電極材料性質電極材料比容量、嵌脫鋰電壓能量充放電速度安全Li儲存電池能量密度電池能量密度表界面穩(wěn)定中國科學院化學研中國科學院化學研軟碳材料軟碳材料天然石墨天然石墨人造石墨改性石墨碳類材料石墨類材料碳類材料石墨類材料Non-flammableNMCr硅合金非碳材料硅合金氧化硅碳儲量豐富適宜的工作電壓儲鋰容量儲量豐富適宜的工作電壓儲鋰容量高高倍率安全性HzNG2Lss·LsChemicalShit/ppmVoltage/V0.25Li?SiO?+0.75Li?Si→2.77L+0.40SiO?+0.20結晶硅與無定形SiO的原位'Li固態(tài)核磁J.Am.Chem.Soc.,2019,141,部硅基負極應用的挑戰(zhàn)與策略硅基負極的儲鋰機制中國科學院化學研口Mm中國科學院化學研硅基負極應用的挑戰(zhàn)與策略中國科學院化學研硅基負極問題的根源：低的電子電導+體積膨脹半導體硅體積效應300%半導體硅體積效應300%電化學過程中誘發(fā)的問題NanoLett.,2011,11,3034;Chem.Mater.,2016,28材料設計方面硅基負極應用的挑戰(zhàn)與策略材料設計方面尺寸控制表面包覆合金化構筑空腔中國科學院化學研硅碳復合緩解應力>提高電子電導快速離子/電子電導>緩解體積膨脹>提高電子電導>分散納米硅>維持結構完整性>形成穩(wěn)定SEI膜>高的產率>與石墨協同作用>高壓實密度粘結劑導電添加劑電解液預鋰化電池體系方面電池體系方面wChem.Res.,2012,45,1759Chem.Mater.,2015,Chem.Res.,2012,45,1759Chem.Mater.,2015,中國科學院化學研中國科學院化學研◆科學問題：動力學、表界面◆應用挑戰(zhàn)：低的電子電導+體積膨脹◆應對策略與解決方案：三維納米混合導電網絡+表面包覆硅基負極材料界面穩(wěn)定性高性能硅基負極材料基礎研究硅基材料設計研發(fā)(緩解體積膨脹、預鋰化)(粘結劑、電解液等)采用硅基負極高能量密度動力電池硅基電池失效分析(體積膨脹、低電子電導)Y江西壹金新干噸級干噸級產線