硅是行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的下一代鋰離子電池負(fù)極材料，目前硅負(fù)極的實(shí)用化主要有三種策略，即碳包覆氧化亞硅、納米硅碳和無定形硅合金。其中碳包覆氧化亞硅體積膨脹相對較小，循環(huán)壽命較好，但首效較低，且倍率性能較差。納米硅碳則首效相對較高，但循環(huán)壽命較差，目前主要用于對體積變形不太敏感的鋼殼電池中。無定形硅合金首效較低，且制備成本較高，一直沒有獲得應(yīng)用。

中科院物理所團(tuán)隊(duì)除了開展上述關(guān)于硅基負(fù)極材料基礎(chǔ)科學(xué)問題的研究以外，還一直致力于將其推向?qū)嵱没ａ槍﹃P(guān)鍵材料，團(tuán)隊(duì)于1997 年在國際上申請了第一個(gè)關(guān)于納米硅儲鋰的專利，它表明納米化可以明顯地提升硅負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性，為硅負(fù)極的實(shí)際應(yīng)用指明了方向。此后，基于硅材料的高容量和碳材料高穩(wěn)定性，該團(tuán)隊(duì)又相繼提出了實(shí)用性較強(qiáng)的多種結(jié)構(gòu)的硅碳復(fù)合負(fù)極材料，主要包括“魚皮花生”、“元宵結(jié)構(gòu)”、“核桃結(jié)構(gòu)”和“海膽結(jié)構(gòu)”。另外，除了核心材料，我們還針對硅負(fù)

極的精細(xì)制備工藝如氣相包覆和黏結(jié)劑等輔料也布局了相關(guān)核心專利，物理所團(tuán)隊(duì)關(guān)于硅基負(fù)極材料的研發(fā)歷程見圖14。基于上述積累，為了加快硅基負(fù)極材料產(chǎn)學(xué)研進(jìn)程，溧陽天目先導(dǎo)電池材料科技有限公司于2017 年成立，目前納米硅碳負(fù)極材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)和應(yīng)用。