2024年3月28日下午4点，2024锂电负极材料市场及前沿技术高峰论坛暨第六届天然石墨及应用市场高峰论坛专场二：“前沿负极材料技术”研讨会继续在江苏·扬州隆重举行。本次研讨会特邀请到国内负极材料领域的顶尖专家学者，就硅基、硬炭、多孔碳、金属等前沿负极材料的最新研究进展和产业化现状，展开了深入交流和热烈讨论。
贝特瑞硅基研发经理肖称茂：硅基负极产业现状及发展趋势
肖称茂首先介绍了硅基负极材料市场发展的背景。他指出，硅基负极能够满足锂电池高能量密度需求，受到产业界高度重视。中科院等学术机构从20世纪90年代起就开展了纳米硅碳负极的研发，松下和贝特瑞等企业也较早实现了硅基负极产业化应用。但前几年由于技术瓶颈，硅基负极在市场上增长较为缓慢。未来几年随着技术突破，预计将迎来快速增长期。 其次，肖称茂系统分析了硅基负极面临的主要技术挑战及应对策略。硅在循环过程中存在体积膨胀大、电导率差等问题，可通过结构设计、非晶化和晶粒调控等多种技术路线予以解决。他对目前较成熟的研磨硅、氧化硅和CVD硅三种硅基负极类型的优缺点进行了对比。在工艺及设备方面，回转炉和流化床是主要生产路线，各有利弊需权衡。此外，硅烷原料的安全性和成本控制也是重点关注的问题。 最后，肖称茂汇报了贝特瑞在硅基负极材料创新方面的进展。包括开发出多款新型高性能硅碳复合负极产品，尝试新型化学气相沉积等革新工艺路线，以及不断改进升级传统工艺制备高首效预锂硅碳负极产品。他还分享了硅基负极与石墨负极材料匹配原则的研究成果。 金汇能吴云胜：锂离子电池硅基负极材料开发及制备技术
吴云胜首先介绍了公司的基本情况。他表示，公司的研发团队由成会明院士牵头，并吸纳了原深圳金润的工程师团队，形成了科研和工程技术相结合的合力。目前金汇能的主要研发方向包括硅氧硅碳负极、钠离子电池负极以及连续石墨化等。公司已获得“国家专精特新小巨人”“四川省新经济示范企业100强”和IATF16949认证等多项荣誉。 接下来，吴云胜重点介绍了公司在硅基负极材料工艺路线方面的创新历程。他从硅材料嵌锂过程中的体积膨胀问题入手，指出传统的纳米化、均分负载虽然可一定程度解决，但由于表面积和硅负载量有限，容量提升也受到局限。因此，公司在原有工艺路线的基础上，对真空升华技术、连续炉工艺等进行了升级优化，提高了SiO沉积品质、大幅提升了产能、降低了能耗，推动硅基负极材料产业化水平的提升。 最后，吴云胜介绍了金汇能当前的硅氧负极和硅碳负极材料系列。硅氧负极包括常规硅氧、预锂硅氧和预镁硅氧等，比容量在1400-1600mAh/g，首次效率在75%-90%范围。而硅碳负极则分为沉积型、多孔型和研磨型，比容量最高可达2300mAh/g，首次效率92%。吴云胜透露，公司正在开发新一代面向更高容量、更快充电的硅基负极，以期在技术上实现新的突破。 中科院煤化所陈成猛：多孔碳及硬碳材料的基础研究和技术开发
陈成猛首先介绍了先进炭材料产业的全景，阐述了炭材料特别是多孔炭和硬炭在储能领域的重要地位和不可替代作用。他指出，炭材料在锂离子电池、钠离子电池、超级电容器等多种电化学储能器件中发挥着关键作用。 接着，陈成猛重点介绍了煤化所在多孔炭材料研发方面的系统工作。他们提出了多种策略来优化多孔炭的微孔、介孔结构和表面官能团，改善其储能性能，并建立了完善的表征分析体系。同时，他们将多孔炭产业化技术做了中试验证，并开展应用示范。 在硬炭材料研发方面，陈成猛团队围绕不同种类的前驱体如煤、沥青、木质素等，研究了热解制备工艺对硬炭微观结构和电化学性能的影响规律。他们探索了诸如牺牲高分子模板法、交联策略、组分设计等多种新型制备路线，开发出储钠性能优异的硬炭材料。此外，他们还进行了硬炭负极在硅碳电池等方面的应用研究。 硅纳新材料总经理王桢博士：二维纳米硅片在硅碳负极材料中的应用和研究
王桢首先概述了锂离子电池行业的发展现状，分析了硅基负极材料作为提升电池能量密度的关键所在。他指出，尽管硅具有超高理论比容量，但体积膨胀等问题亟待解决。 随后，王桢重点介绍了硅纳新材料在二维纳米硅片材料研发方面的工作。他们采用创新工艺成功制备出高质量的纳米硅片，并对其进行了深入表征。与块状硅等其他形态相比，二维纳米硅片具有更大的比表面积和理想的尺寸效应，有利于缓解体积变化。 王桢还对沙磨法纳米硅、二维纳米硅片、预锂化氧化亚硅、新型硅碳球等四种不同形式的硅基材料进行了对比和分析，阐述了它们在电化学性能和制备难易度等方面的区别。他重点强调了二维纳米硅片在制备硅碳负极材料中的优势和应用前景。 最后，王桢对纳米硅材料的标准化和未来发展进行了展望。他指出，目前缺乏纳米硅相关的测试标准，亟需制定规范。同时，随着技术不断进步，有望在未来推出质优价廉的新型纳米硅负极材料。 昱瓴新能源董事长刘萍：突破内卷，硅基负极产业的差异化竞争
刘萍首先介绍了当前硅基负极材料市场的发展现状。她指出，硅基负极材料作为提高锂电池能量密度的有效途径，受到了产业界的高度重视。预计到2027年，全球硅基负极材料需求将达到454.1万吨，渗透率达25%左右，市场规模有望超过500亿元。国内外诸多车企已率先布局应用硅基负极动力电池。 其次，刘萍分析了硅基负极材料行业面临的主要挑战及解决方案。硅材料存在体积膨胀、电导率差等问题，需要从人工固体电解质膜界面、颗粒结构设计、以及与电解液等其它部件的协同等多方面加以创新应对。她强调了创新的重要性，提出要打造高技术壁垒，在成本、稳定性、可规模化和循环性能等方面达到平衡。 最后，刘萍介绍了上海昱瓴新能源在硅基负极材料创新领域的最新进展。包括开发出一系列硅碳复合、多孔硅碳等高性能硅基负极产品，突破日企硅氧碳专利技术垄断，并在产业化方面持续扩大产能规模。她表示，随着新技术路线不断突破，高性能硅基负极材料的产业化应用将全面爆发，昱瓴将持续加大创新力度，推动行业差异化竞争，实现可持续发展。 金羽新能杨扬博士：锂金属负极的探索与挑战
杨扬首先介绍了研究开发锂金属负极的背景和重要意义。随着电动汽车和储能系统的快速发展，对高能量密度锂电池的需求急剧增长。传统的石墨和硅基负极材料已接近理论能量密度上限，而锂金属负极凭借其高达3860mAh/g的理论比容量、最负的-3.04V电极电位和0.534g/cm3的小密度等优势，被视为提升锂电池能量密度的关键技术路线。 其次，杨扬系统分析了锂金属负极面临的诸多挑战，包括枝晶锂生长导致内部短路、体积变化大引起负极粉化、与电解液发生副反应持续消耗活性锂等。为解决这些问题，研究人员提出了多种策略，如调控电解质溶剂化结构抑制锂枝晶、构筑高离子传导性人工SEI膜、设计锂合金负极和3D集流体等。同时，发展固态电解质和无负极锂电池等新型电池体系，也被视为突破能量密度"天花板"的重要路径。 最后，杨扬重点介绍了金羽新能源在锂金属负极方面的创新工作，包括正极原位补锂、负极表面亲锂改性、新型电解质适配等技术，以及基于材料信息学的高通量计算筛选平台和原位分析技术等先进手段，加快新材料和新体系的迭代开发。他们研制的无负极锂电池样品展现出优异的循环性能、高倍率特性、低温适应能力和安全性，质量能量密度达到440Wh/kg，体积能量密度高达800Wh/L，续航里程提升60%。全球首次无负极锂电池无人机试飞成功，标志着这一创新技术取得重大进展。
贝特瑞硅基研发经理肖称茂：硅基负极产业现状及发展趋势
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