锂离子电池负极材料(锂离子电池负极材料储锂机制)

碳材料在电池领域应用广泛，且因其具有比容量高、循环性能好等优点成为当下锂电池材料的研究焦点。为进一步推动锂电池碳材料的基础与应用研究，传播最新研究成果和发展动态，中国化学与物理电源行业协会《电源技术》编辑部及中国科学院宁波材料技术与工程研究所于2021年10月29日举办了“锂离子电池碳材料技术研究进展”主题讲座。

本次讲座采用线上方式进行，邀请了国内6位多年从事碳材料研究并取得诸多科研成果的教授专家进行主题报告，共吸引了800余名观众报名参加。

主讲人

报告主题

周向阳

中南大学二级教授，博士生导师

高性能石墨类负极的低成本开发思考

李峰

中科院金属所研究员

石墨负极现状及发展趋势

刘兆平

中科院宁波材料技术与工程研究所研究员

石墨烯在锂电池中的应用探索

魏飞

清华大学化学工程系教授

电池用纳米碳材料的结构控制及应用

沈炎宾

中科院苏州纳米所研究员

碳锂复合负极材料的研究进展

杨全红

天津大学化工学院讲席教授、博士生导师

石墨烯致密储能新进展

本表格按照实际报告顺序排序

讲座首先由主持人中科院宁波材料技术与工程研究所刘兆平研究员致开场词，他首先回顾了今年5月在宁波举办的“第三届电池用碳材料技术高峰论坛”，并表示该论坛的成功举办向人们展示了锂离子电池碳材料技术早已不仅仅是停留在学术的象牙塔里，而是走向了产业化商业化 。会后许多产业内人士表示希望还能有更深层次的研讨，因此诞生了此次的范围更广的线上讲座。随后刘兆平研究员对中国化学与物理电源行业协会、《电源技术》编辑部以及出席此次线上讲座的演讲嘉宾及观众表达了感谢。

随后，中南大学周向阳教授以“3060”双碳目标明确以及行业相关的国家产业政策为背景，论述了他对高性能负极材料的低成本开发的思考。周教授认为负极在锂离子电池中的重要性不言而喻，而在负极市场的应用中碳负极占据了90%的市场份额，虽然目前国内应用最多的为人造石墨负极，但随着时间发展天然石墨负极的用量也会逐渐加大。人造石墨负极具有倍率性能良好等特点，但制造成本高；而天然石墨负极的成本虽然较低，但由于各向异性，使得该材料的应用受到局限。因此，周教授提出对于降低人造石墨的成本可以采取寻找新的碳源和开发低成本过程技术与装备的方法；对于提升天然石墨性能可以采取表面氧化处理、掺杂改性等方式。随后周教授向大家介绍了6个高性价比碳负极研制的案例，并对新型碳素负极的研究进展进行了汇报。

中科院金属所李峰研究员，进行了“石墨负极现状及发展趋势”的演讲报告。他为大家详细介绍了包括负极材料要求、负极材料对比、石墨材料分类等石墨负极的大致情况。随后对天然石墨与人造石墨的优缺点进行了对比，并强调要从综合性的角度来评价各种材料的使用价值。李峰研究员也介绍了天然石墨与人造石墨的工艺路线与技术要点以及资源情况，并对石墨负极的发展趋势进行了展望，他表示虽然石墨负极的容量已经接近理论容量，但依旧面临性能极限化、生产资金大等挑战，未来石墨产业布局将走向清洁低碳能源地区、石墨负极工艺需要综合考虑节能减排。

中科院宁波材料技术与工程研究所刘兆平研究员总结了近十年来出现的各种石墨烯电池技术，介绍了“石墨烯+锂电池”方面结合的研究及开发进展，并进一步提出了“石墨烯+锂电池”的产业化之路。他认为未来石墨烯导电浆料市场将支撑石墨烯产业发展，硅碳负极市场放量将刺激石墨烯的需求。他也呼吁“石墨烯+锂电池” 的产业化发展要借鉴碳纳米管产业发展的经验教训，缩短石墨烯产业化发展历程。

清华大学化学工程系魏飞教授主要介绍了单壁碳纳米管的批量制备与分散以及硅/陶瓷/碳负极材料的流化床制备。魏飞教授认为阵列碳纳米管的产业化促进了新型锂离子电池导电剂的进步。目前单壁碳纳米管的流化床生产问题已经解决，但硅钢板导电剂的应用还需验证。

中科院苏州纳米所沈炎宾研究员主要介绍了碳锂复合负极材料的研究进展。她认为金属锂电池在能量密度上有明显优势，被普遍看作是锂离子电池之后的新一代电池技术。然而，金属锂极易与空气和电解质发生反应，且锂沉积易产生枝晶并形成“死锂”，影响电池的循环寿命和安全性，制约其产业化应用。近几年中科院苏州纳米所利用碳材料的亲锂性构建了富含锂沉积位点的微球型金属锂-碳（Li-C）复合材料，有效抑制了锂枝晶生长和“死锂”形成。最后沈炎宾研究员详细介绍了锂碳负极补锂技术及应用。

天津大学化工学院杨全红教授面向能源互联网的快速发展，提出电池的“幸福指数”和“需求层次”的概念；通过“致密储能”，把电池做小，克服智能终端所面临的“空间焦虑”。汇报剖析致密储能的重要性以及将石墨烯用于致密储能的理论基础和现实优势，重点汇报了基于石墨烯毛细收缩策略，实现微米硅/碳负极稳定循环，获得高体积能量密度锂电池的研究进展。

“双碳”背景下储能电池被赋予了新的时代使命。此次“锂离子电池碳材料技术研究进展”线上讲座的成功举办对国内锂离子电池碳材料技术的研究与发展具有重要意义。让我们一起期待未来锂离子电池碳材料技术的新发展！

（中国化学与物理电源行业协会刘明妍 ）