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【会议报告】硅碳负极材料的清洁生产

来源：世展网分类：粉体工业行业资讯 2023-09-24 10:02 阅读：5804

锂电池已经进入了人们生活的各个领域，对人类生活产生了重大影响。1990年，日本SONY公司研制出了锂电池并开始实现商品化，在二次电池的历史上实现了一次飞跃。到2000年，全球锂电池的销售额已超过镉镍和氢镍电池。锂电池的应用范围不断拓宽，从信息产业（移动电话、PDA、笔记本电脑）到能源交通（电网调峰、电动车辆），从太空（卫星、飞船）到水下（潜艇、水下机器人）。随着“无人驾驶及5G+产业”的普及，新能源汽车市场已进入爆炸性增长阶段，一个万亿级市场规模已经形成。特别是近年来，油价飙升，纯电动汽车异常火爆。随着客户对新能源汽车续航能力要求更高，新型高容量型材料需求迫切。《中国制造2025》明确规定，动力电池能量密度规划为：2020年-300Wh/kg；2025年-400Wh/kg；2030年-500Wh/kg。在目前全球已知材料中，唯有硅碳负极质量及性价比能达到要求。硅因其超高的理论比容量（4200mAh/g）、较低的放电电位（平均脱锂电位＜0.5V）、获取成本低和资源丰度高等优势，被认为是新一代锂离子电池最具潜力负极材料之一。然而，半导体硅本身导电性差且剧烈的脱嵌锂会产生巨大的体积效应造成颗粒粉化破碎和电极结构崩塌，缩短了循环寿命进而使电池性能下降，严重阻碍硅基负极在锂离子电池中的产业化应用。经研究发现将高稳定性的碳材料与高容量的硅材料进行复合，不仅可以给锂离子提供更加快捷的传输通道，而且可以有效地抑制整体体积膨胀，从而保持电极的完整性，提高电池循环稳定性。机械混合法工艺和化学合成方法制备硅碳负极存在一定局限性，等离子体法可实现纳米复合材料的一步法合成与改性。等离子体是一种由自由电子、带电离子及未电离的中性粒子组成的物质形态，被视为除固、液、气以外的第四态物质。人工形成的低温等离子体常见放电形式有电弧放电、射频放电、电感耦合放电、微波放电、电晕放电、辉光放电和介质阻挡放电。等离子体技术制备硅碳负极材料具有无与伦比的优势：等离子体制备材料过程中，等离子体可起到高热源和化学活性粒子的双重作用。等离子体制备纳米粒子的形成机制一般如下：

① 前驱气体（载气和原料气）的解离；

② 等离子体粒子(即离子、自由基和中性粒子)在分子尺度上的聚集；

③ 稳定的纳米粒子的成核和随后的生长。

等离子体技术制备材料优点：

① 纯度高：由于在等离子发生器中，等离子体区域不与反应室壁接触，所以可以避免反应室壁造成的金属合金的污染，可以制备高纯度的粉体。

② 粒径小：反应物和生成物粒子分别经历了快速的加热和冷却，反应时间很短，产物的粒径不会过大，可以制备微米级甚至纳米级的粉体。

③ 易控制和连续化：可以通过改变工艺参数控制反应产物的组成。利用等离子体技术制备硅碳复合材料可以实现连续化制备。

④ 清洁生产：过程不会排放废气和废水。

针对各类负极材料的产业化技术与国内外市场状况，中国粉体网将于10月25-26日在东莞举办第二届先进负极材料技术与产业高峰论坛。届时，福州大学化学化工学院“闽江学者奖励计划”特聘教授、博士生导师洪若瑜将作题为《硅碳负极材料的清洁生产》的报告。报告将对等离子体技术制备硅碳负极材料的优势、形成机制等展开介绍。

专家简介：洪若瑜，男，1966年10月出生，江苏省苏州市人。教授、博士生导师。福州大学化学化工学院“闽江学者奖励计划”特聘教授、博士生导师。1990年华东理工大学本科毕业；1993年中科院煤化所获硕士学位；1996年中科院过程所获博士学位，留所工作；1997-1998年美国圣母大学化工系博士后；1998-1999年美国麻省大学博士后；1999-2001年多伦多大学博士后；2001年Sunwell公司工程师；2002年多伦多大学研究员；2003.1苏州大学任教授，博士生导师；2016.5福州大学闽江学者特聘教授。主持4项国家自然科学基金及十多项省部级与横向基金。在化工顶级期刊.J., .Sci.等发表论文数十篇，SCI检索被引五千余次。获中国发明专利授权6项。出版专著1本，合作出版英文专著3本，作为Lead Guest Editor出版专刊1期。

参考来源：洪若瑜等. 等离子体法制备及改性石墨烯粉体的研究进展洪若瑜等. 等离子体法制备导电炭黑的过程与装备研究进展乔亚峰等. 热等离子法制备锂离子电池硅碳负极材料

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第二届先进负极材料技术与产业高峰论坛

作为锂离子电池关键材料之一，负极材料对锂离子电池的最终性能起着至关重要的作用。高能量密度、高功率密度动力锂离子电池的性能优化需要依托于负极材料的技术创新突破，因此高性能负极材料成为目前锂离子电池的研究热点之一。石墨负极因其自身的优势长期主导着负极材料市场，但随着整个市场对高能量密度和长循环稳定性的负极材料需求的提升，硅基负极、金属氧化物和硫化物负极、金属锂负极等多种新型负极材料的研发正如火如荼地进行，并展现出良好的应用前景。为加快锂电负极材料行业的发展，我们诚邀产业链上下游知名专家与大型企业共聚于此，针对各类负极材料的产业化技术与国内外市场状况，中国粉体网将于2023年10月25-26日（24日签到）在东莞举办“第二届先进负极材料技术与产业高峰论坛”，旨在为负极材料产业链上中下游企业搭建深度交流的平台，开展产、学、研合作，助推负极材料行业持续健康发展。会务组：联系人：解经理联系方式：957(同微信)