中國科學(xué)院化學(xué)研中國科學(xué)院化學(xué)研中國科學(xué)院化學(xué)研硅基負極材料的前沿研究及展望中國科學(xué)院化學(xué)研◆電化學(xué)反應(yīng)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(zhì)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(dǎo)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(zhuǎn)正卷硅基負極基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究相結(jié)合，學(xué)術(shù)界與產(chǎn)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(chǎn)業(yè)應(yīng)用。中國科學(xué)院化學(xué)研中國科學(xué)院化學(xué)研電池能量密度=電池容量x放電電壓/質(zhì)量(體積)體積能量密度Wh/L體積能量密度Wh/L質(zhì)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(zhì)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(xué)院化學(xué)研中國科學(xué)院化學(xué)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(jié)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(yīng)用的挑戰(zhàn)與策略硅基負極的儲鋰機制中國科學(xué)院化學(xué)研口Mm中國科學(xué)院化學(xué)研硅基負極應(yīng)用的挑戰(zhàn)與策略中國科學(xué)院化學(xué)研硅基負極問題的根源：低的電子電導(dǎo)+體積膨脹半導(dǎo)體硅體積效應(yīng)300%半導(dǎo)體硅體積效應(yīng)300%電化學(xué)過程中誘發(fā)的問題NanoLett.,2011,11,3034;Chem.Mater.,2016,28材料設(shè)計方面硅基負極應(yīng)用的挑戰(zhàn)與策略材料設(shè)計方面尺寸控制表面包覆合金化構(gòu)筑空腔中國科學(xué)院化學(xué)研硅碳復(fù)合緩解應(yīng)力>提高電子電導(dǎo)快速離子/電子電導(dǎo)>緩解體積膨脹>提高電子電導(dǎo)>分散納米硅>維持結(jié)構(gòu)完整性>形成穩(wěn)定SEI膜>高的產(chǎn)率>與石墨協(xié)同作用>高壓實密度粘結(jié)劑導(dǎo)電添加劑電解液預(yù)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(xué)院化學(xué)研中國科學(xué)院化學(xué)研◆科學(xué)問題：動力學(xué)、表界面◆應(yīng)用挑戰(zhàn)：低的電子電導(dǎo)+體積膨脹◆應(yīng)對策略與解決方案：三維納米混合導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)+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(chǔ)研究硅基材料設(shè)計研發(fā)(緩解體積膨脹、預(yù)鋰化)(粘結(jié)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(dǎo))Y江西壹金新干噸級干噸級產(chǎn)線