【會議報告】硅碳負極多孔炭材料的產(chǎn)業(yè)化

中國粉體網(wǎng)喬木 2025-06-12 10:33:21

硅碳負極材料因兼具高容量與長循環(huán)壽命優(yōu)勢，成為下一代鋰離子電池的關鍵材料。但長期以來，硅在充放電過程中高達300%以上的體積膨脹問題，嚴重阻礙其大規(guī)模應用。

不過，近年來行業(yè)研發(fā)取得關鍵突破，化學氣相沉積法（CVD法）技術的普及成為“破局點”。通過納米級涂層技術，CVD法可有效抑制硅材料體積膨脹，使硅碳負極首效從75%提升至88%，循環(huán)壽命突破1000次大關，讓硅碳負極從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化成為可能。

CVD法硅碳的做法是將硅烷通入多孔炭，然后將硅烷熱解生成納米硅顆粒，使其沉積在多孔炭孔隙中生成硅碳復合材料；之后再進行碳包覆，即可用于制備負極。

多孔炭在硅碳負極中作為骨架材料使用，可以起到控制硅體積膨脹和降低副反應的作用。多孔炭內(nèi)部的孔隙可以緩沖硅在嵌鋰過程中的體積膨脹；碳包覆減少了硅與電解液的直接接觸，抑制了SEI膜的重復生長，可以提升鋰電池首次效率和循環(huán)性能。

伴隨CVD硅碳的逐步應用，多孔炭規(guī)?；帕吭诩?。不過，多孔炭作為新興行業(yè)，格局尚未明確，技術路線也未定型。從生產(chǎn)原料角度，目前最常見的多孔炭材料前驅(qū)體主要包括生物質(zhì)材料、高分子聚合物材料、煤基材料等。

其中，生物質(zhì)和樹脂類路線構成主流。生物質(zhì)類多孔炭憑借成本優(yōu)勢（15萬/噸左右），已批量用于消費電池。樹脂類價格高（30-50萬/噸），但基于其一致性更好（樹脂工藝的可控制性更強），對應產(chǎn)品的膨脹率更低，對應硅碳的摻雜比例可以更高（從5-10%提升至10%-15%）。

從造孔工藝角度，多孔炭主要分五種路線：物理活化法、化學活化法、模板法、生物質(zhì)法、CVD法。

不同工藝路線生產(chǎn)多孔炭

其中，物理活化法優(yōu)勢在于成本較低，缺陷在于孔分布隨機，比表面積波動大；化學活化法優(yōu)勢在于孔徑可控，缺陷在于污染嚴重、成本高；模板法優(yōu)勢在于孔徑均一性高，缺陷在于難以量產(chǎn)；生物質(zhì)法優(yōu)勢在于成本最低，環(huán)保，缺陷在于孔徑結構不可控，灰分較高；CVD法優(yōu)勢在于可設計空隙，缺陷在于設備投資高。

江蘇鈉博恩新材料有限公司成立于2023年4月，公司主營鈉離子電池負極材料和多孔炭材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，由多名行業(yè)專家博士創(chuàng)建，擁有多項核心發(fā)明專利技術。在多孔炭材料方面，產(chǎn)品已經(jīng)通過蘭溪致德、常州硅源等公司的客戶檢測。目前公司在規(guī)劃建設千噸級量產(chǎn)線，生產(chǎn)多孔炭材料、硅碳復合材料等，向市場進行推廣。

針對各類負極材料的產(chǎn)業(yè)化技術與國內(nèi)外市場狀況，中國粉體網(wǎng)將于2025年6月24-25日在安徽·合肥舉辦第二屆硅基負極材料技術與產(chǎn)業(yè)高峰論壇暨2025CVD硅碳負極材料前沿技術論壇。大會旨在為負極材料產(chǎn)業(yè)鏈上中下游企業(yè)搭建深度交流的平臺，開展產(chǎn)、學、研合作，助推負極材料行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。屆時，來自江蘇鈉博恩新材料有限公司的劉燦總經(jīng)理將作題為《硅碳負極多孔炭材料的產(chǎn)業(yè)化》的報告。

本報告將重點探討多孔炭材料的可控制備技術（如模板法、CVD法等）、孔隙結構優(yōu)化策略及其對硅負載與電化學性能的影響，并分享量產(chǎn)工藝優(yōu)化與成本控制經(jīng)驗。此外，將分析硅碳負極在動力電池、儲能等領域的應用前景，為產(chǎn)業(yè)化推進提供技術參考與市場展望。