前言

层状富锂正极材料（LMCM）具有成本低、比容量高（>300 mA·h·g−1 ）、能量密度高等优点，得到了国内外研究学者的广泛关注，并被视为极具发展前景的正极材料。然而，该材料工作过程中电极材料与电解液之间的界面反应及金属离子溶出等问题，导致的材料较差的循环稳定性，进而制约了其商业化应用。

层状富锂材料 (xLi2MnO3 ·(1−x)LiMO2 ) 是锰基电极材料重要的衍生物之一，该材料具有高比容量和低成本特点，是一种较具有研究前景的正极材料。富锂锰基材料具有独特的阴离子氧化还原机制，该机制不仅贡献了高比容量，也造成富锂材料晶体结构不稳定、氧损失和过渡金属迁移等，进而引起循环过程电压和容量衰减、较低的首圈库仑效率和较差的循环性能等问题。目前，国内外研究者通常采用表面修饰、体相掺杂、形貌结构等改性方法缓解富锂锰基材料循环过程中不可逆氧流失和相变等问题。

在众多改性方法中，表面包覆能够有效缓解富锂锰基材料表面晶格氧缺失和电解液与电极材料之间的界面反应，包覆层可以物理阻隔正极材料和电解液，防止材料表面高价金属阳离子和活性氧物质与电解液反应，及电解液分解产物腐蚀电极材料。此外，包覆层还能将充电生成的活性氧 物种限制在材料内部，防止氧逃逸 ，进而缓解富锂锰基材料首圈库仑效率低、倍率性能及循环稳定性差等问题。近年来，国内外研究者在富锂锰基材料改性领域做了大量的研究工作，也发表了相关的科技论文和综述性论文。本文从包覆改性作用机理的角度出发，总结概述了前期研究者在常规包覆、双层包覆和原位包覆等方面的研究工作，并在此基础上展望了富锂锰基材料未来发展趋势，为包覆改性的商业化应用提供一定的理论基础和支撑。

1. 层状富锂锰基材料包覆改性现状

国内外研究者通常采用表面修饰、体相掺杂、形貌结构等方法缓解富锂锰基材料循环过程中晶格氧的损失和金属离子迁移，进而改善材料的循环性能和首次库仑效率等性能。在众多改性方法中，表面包覆是抑制氧流失和表面副反应的有效手段，包覆层可以物理阻隔正极材料和电解液，防止材料表面高价金属阳离子和活性氧物种与电解液反应，也能抑制电解液中 HF 的侵蚀。此外，包覆层还能将充电生成的活性氧物种限制在材料内部，防止氧逃逸，进而缓解富锂锰基材料首圈库仑效率低、倍率性能及循环稳定性差等问题。

表面包覆主要分为物理包覆和化学包覆，包覆层主要包括电化学活性材料、非电化学活性材料和导电聚合物等，如图 4 所示。电化学活性材料指既能参与循环也能够单独作为正极材料的物质，如橄榄石结构 LiFePO4、LiMn2−xNixO4 等，该物质在材料表面可以为正极材料提供锂离子传输通道，进而改善材料的倍率性能。锂离子导体材料具有较高的离子导电率，有助于 Li+扩散并降低循环时的电极极化。非电化学活性材料主要包括金属氧化物和金属氟化物，该包覆层能够降低表面层与 HF 的反应活性，从而提高材料在循环过程中晶体结构稳定性。导电聚合物，如聚苯胺、聚吡咯和聚 3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐复合材料 (PEDOT:PSS) 等具有较高的电子电导率，与 LMCM 结合获得具有优良性能的聚合物复合电极材料，各种包覆物质的优缺点如表 1 所示。包覆物质种类较多，理想的包覆材料应具有以下特征：良好的电化学稳定性、耐电解液腐蚀和在原子水平上与主体材料的晶格匹配良好，良好的离子导电性和电子导电性。

1、 电化学活性材料

电化学活性材料指能够参与循环并单独作为正极材料的物质，如橄榄石结构的 LiFePO4 等，这种包覆物质不仅能够缓解电极材料与电解液之间的界面反应，也能为材料表面提供快速锂离子扩散通道，进而改善材料的倍率性能和循环稳定性。

Zheng 等采用溶胶凝胶法制备了 LiFePO4 (LFP)–Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2 复合材料。图5（a）为该材料 SEM 微观形貌图，图 5（b）为（a）区域对应的元素分布图，从图中可以看出所有元素均匀分布在材料表面未出现明显的聚集现象，这也与图 5（c）～ 图 5（f）对应的点扫元素分析结果相一致。纳米级厚度 LFP 包覆层呈薄层状均匀地包覆在正极材料 LMCM 表面，如图 5（g）所示。根据图 5（h）和图 5（i）， 相较于原始样品，复合材料表现出较好的电化学 性能，当包覆量为 5%（质量分数）时，复合材料表现出最佳的电化学性能和较小的电压衰减。在 0.1C 放电倍率下复合材料的容量为 282.8 mA·h·g−1，比原始样品提高约 80 mA·h·g−1 ，0.5C 下 110 次（110 th） 循环后为比容量 249.8 mA·h·g−1 ，高出原始样品约 100 mA·h·g−1。复合材料较好的电化学性能主要归因于，LMCM 材料表面包覆层缓解了正极材料与 电解液之间的界面反应，提高了 LMCM 晶体结构稳定性。此外，纳米级 LFP 包覆层也为 LMCM 表面提供快速的锂离子传输通道，促进锂离子的传输，进而改善材料的电化学性能。

图 5(a) LMCM–LFP5 的横截面 SEM 图像; (b) 对应P、Mn、Fe、Co 和 Ni 的 EDS 元素映射; (c～f) (a) 中选定区域的EDS 显微分析; (g) LMCM–LFP5 TEM 微观形貌图; （h～i）LMCM–LFP3 和 LMCM–LFP5 材料在 2.0 和 4.8 V (vs Li/Li+ ) 之间 0.5C 倍率室温下不同循环圈数充放电曲线

2、 非电化学活性材料

2.1 金属氧化物

金属氧化物能够有效低降低表面层与 HF 的反应活性，提高正极材料在循环过程中的晶体结构稳定性，因此被广泛地用于正极材料的包覆物。如 Kobayashi 等利用湿法反应以 Al(NO3 )3 ·9H2O 为包覆层原材料，反应、干燥后在空气气氛中 450 ℃ 下烧结 3 h，得到 Al2O3–Li[Li0.2Ni0.18Co0.03Mn0.58]O2 复合材料，如图 7（a）所示。Al2O3 均匀地包覆在Li [Li0.2Ni0.18Co0.03Mn0.58]O2 材料表面，其厚度约为5 nm. 如图 7（b）所示，高温烧结处理过程中在 Al2O3 包覆层和正极材料之间形成了一层 Li–Al 氧化物的中间层，该中间层有利于提高正极材料与包覆层之间的结合力，进一步提高材料在循环过程中的晶体结构稳定性。电化学测试结果表明，2%-Al2O3 （氧化铝包覆量为 2%）复合材料表现出较好的电化学性能，如首次放电比容量高达 310 mA·h·g−1 ， 50 ℃ 下 30 次循环后容量保持率约 92%。

图 7 (a) 合成材料的结构示意图和 50 ℃ 下的循环性能示意图 ; (b) 2%-Al2O3 包覆层演变示意图

Fig.7 (a) Schematic of the structure of the synthesized material and the cycling performance at 50 ℃ ; (b) interpretation diagram of 2%-Al2O3 coating layer evolution

Gao 等等将液氮中淬火处理的Li[Li0.2Mn0.54 Ni0.13Co0.13]O2 与适量 NH4VO3 研磨混合后在空气气氛中 300 ℃ 烧结4 h 制备 Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13] O2–V2O5 复合材料，并研究了 V2O5 包覆量对复合材料电化学性能的影响。研究结果表明，当包覆 量 为 10%～ 12% 时 ， 复合材料表现出最大的放电比容量（0.1C 放电倍率下比容量为 300 mA·h·g−1 ） 和较高的库仑效率（约 96%）。复合材料电化学性 能的提升机理为：包覆物 V2O5 可以容纳锂离子，以容纳在第一次充电后无法重新嵌入层状晶格的锂离子，进而提高材料的比容量和库仑效率. Rastgoo-Deylami 等通过化学方法利用氟掺杂的 TiO2（FATO）包覆改性处理 Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2 材料，研究表明，包覆量为 2% 时复合材料表现出优异的电化学性能和较高的热稳定性，如复合材料在 1C 放电倍率下的比容量高达 300.1 mA·h·g−1 ， 在 10C 放电倍率下比容量为 257 mA·h·g−1 ，在 1C 和 5C 放电倍率下 500 次循环后，容量保持率分别为 91.5% 和 73.2%。复合材料较好的电化学性能主要归因于 FATO 纳米级包覆层可以有效保护富锂颗粒表面，缓解电解液分解产物 HF 对正极材料的腐蚀。此外，具有氧空位的 FATO 纳米级包覆层中氟掺杂离子进入锐钛矿结构所产生的离子导致富锂粒子在初始充电过程中释放的氧被捕获，进而提高了复合材料的库仑效率。

Yuan 等通过表面化学方法对 Li(Li0.17Ni0.2 Co0.05Mn0.58)O2 正极材料进行 CeO2 包覆改性处理. 包覆层降低了表面电荷转移电阻，因此 CeO2–Li (Li0.17Ni0.2Co0.05Mn0.58)O2 复合材料表现出较大的放电比容量和较高的初始库仑效率。包覆量对复合材料的电化学性能也有较大的影响，当 CeO2 包覆量为 1% 时，改性处理后的样品表现出较高的放电比容量和较好的循环稳定性，如 2 C 放电倍率下比 容量为 192 mA·h·g−1 ，远高于原始样品的比容量 （172 mA·h·g−1 ）。在 0.1 C 放电倍率下循环 80 次后复合材料的比容量为 258.1 mA·h·g−1 ，远高于原始样品的比容量（229.8 mA·h·g−1 ），在 1 C 倍率下循环 80 次后容量保持率高达 90.8%。复合材料较好的循环稳定性主要归因于，复合材料在脱锂状态下较好的热稳定性及 CeO2 纳米粒子在正极表面较好的储氧能力。

2.2 磷酸盐

磷酸盐包覆层能够有效地缓解正极材料与电解液之间的界面反应，并在正极表面形成稳固 SEI 膜，缓解电解液分解产物对材料内部的腐蚀，进而提高正极材料的循环稳定性。如，CePO4 层除了保护材料基体，还能显著提高充放电过程中正极与电解质体系的热稳定性。Chen 等将层状 Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2 正极与CePO4 包覆层混合干燥、400 ℃ 下烧结 5 h 在 Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2 材料表面均匀包覆一层 CePO4 材料，并研究了包覆层对正极材料不同温度下的电化学性能的影响 ， 研究结果表明 CePO4–Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2 （CP–LNCMO）复合材料 CP–LNCMO 复合材料不仅在常温下表现出较好的电化学性能在高温和低温环境下也表现出较好的电化学性能。

2.3 氟化物

电解液是由锂盐和多种有机溶剂混合而成，常用的配方如 1 mol·L−1LiPF6 的碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC）溶液（体积比 1∶1），LiPF6 对 水较敏感生成 HF，生成的 HF 将腐蚀正极材料，导致材料较差的倍率性能和循环性能。金属氟化物能够有效缓解电极材料与电解液之间界面副反应的发生，F −也可以降低电荷转移电阻，提高正极材料的导电性和晶体结构稳定性，进而改善正极材料的倍率性能和循环稳定性。Sun 等研究 AlF3 包覆对 Li(Li0.17Ni0.2Co0.05Mn0.58)O2 材料热稳定性的影响，差示扫描量热仪（DSC）研究结果表明，原始样品在 241.9 ℃ 时显示出较大的放热峰，产热量 为 998.6 J·g−1，1% 和 2%AlF3 包覆处理的复合材料在 255.8 ℃ 时产生的热量为 410.7 J·g−1，在 262.5 ℃ 时 产生的热量为 273.8 J·g−1 ，说明AlF3 包覆层能有效改善 Li(Li0.17Ni0.2Co0.05Mn0.58)O2 材料的热稳定性。

Chong 等通过表面化学方法在 Li1.2Ni0.2Mn0.6 O2 表面包覆一层纳米 CoF2，研究表明，纳米 CoF2 包覆层能有效缓解首次充放电过程中 O2 的不可 逆释放，进而改善了材料的首次库仑效率和倍率性能。

2.4 双层包覆改性现状

单层包覆改性虽能缓解电解液与电极材料之间的界面反应，但往往会影响电子或锂离子传输， 如金属氧化物包覆能改善基体材料的电子导电性，但在一定程度上影响基体材料锂离子导电性，快离子导体虽能提高锂离子传输速率但在一定程度上阻碍电子的传输。相较于单层包覆，双包覆层一般是由离子导体层和电子导体层组成，因此，双层包覆有效解决了单层包覆不能兼顾离子和电子导电性问题。

Lu 等采用溶剂热法和原位同步碳化还原 法合成了尖晶石层和碳层双层包覆 0.5Li2MnO3 · 0.5Li[Mn1/3Ni1/3Co1/3]O2 的复合材料正极材料 LR@ S@C（LR 属于一种富锂材料，LR@S@C 为复合材 料），如图 9（a）所示. 尖晶石结构（Fd-3m）包覆层为基体材料提供了快速 Li+扩散通道，碳包覆层为基体材料提供了电子快速传输通道，因此，该复合材料表现出较好的倍率性能和循环稳定性，如 0.2C 放电倍率下比容量高达 313.9 mA·h·g−1 ，5C 放电倍率下比容量为 186.1 mA·h·g−1 ，1C 放电倍率下 100 次循环后容量保持率为 102.7％，如图 9（b）所示。

图 9 (a) LR@S@C 的界面结构；(b) LR 和 LR@S@C 材料在 1C 下的循环性能 ；(c) LMR 和 LMR@Spinel@MgF2 材料在循环过程中的结构 转变示意图

Fig.9 (a) Interface structure of LR@S@C; (b) cycling performance of LR and LR@S@C at 1C rate; (c) illustration of the structural transformation of the LMR and LMR@Spinel@MgF2 materials during cycling

2.5 表面原位包覆现状

根据文献报道，在富锂材料表面通过气固界面反应原位诱导形成氧空位层、生成阳离子无序结构相和强 P—O 键稳定表面晶格氧 ，进一 步缓解 TM 离子的溶解。表面进行尖晶石化处理，形成 3D 结构的尖晶石相层，可以有效提高 Li+扩散速率。表面引入岩盐相层，有助于缓解氧气的释放，可逆氧化得到改善，提高材料的稳定性。这些表面原位化学“包覆”处理手段类似于化学镀，保证包覆层和本体结构的结构完整性和连续性，所形成的包覆层具有良好的化学附着性能和机械性能。

2.6 层状岩盐异质结构

与尖晶石相重建相比，层状岩盐异质结构报道较少，表面原位岩盐异质结构也能够有效低缓解循环过程中 O2 的释放，进而稳定 LMCM 的结构。与原位尖晶石表面重建相似，原始 LMCM 中岩盐表面的重建也伴随着 TM 离子的富集。然而，对 于 TM 富集的类型，目前主要存在两种不同的看法，如 Jarvis 等认为岩盐相的生成层与表面 Ni 富集有关，Yan 等认为岩盐相表面重构与表面 Co 偏析有关。

Boivin 等通过溶胶–凝胶法利用Ni、Co 和 Ni/Co 对 Li[Li0.2Ni0.13Co0.13Mn0.54]O2 中 Li2MO3 组分 进行 Ni 或 Co 单掺杂或者 Ni/Co 共掺杂，制备了包括 (LNMO)、(LMCO) 和 (LNMCO) 三种样品。发现 Ni 掺杂和 Ni/Co 共掺杂使 Li[Li0.2Ni0.13Co0.13Mn0.54] O2 材料表面出现岩盐相，其中单掺杂 Ni 时，形成的相层更致密，抑制氧损失方面效果明显。这种富镍贫锂岩盐表面相作为保护层来抑制氧气的释放，有利于可逆氧化，减少首次充电时由于 O 2−的 氧化导致 Li2MO3 组分中晶格中氧的损失，从而提高库仑效率。

Cao 等提出一种在富锂正极材料表面涂覆锂化过渡金属磷酸盐的方法，在 LRMO (Li1.2Mn0.54 Co0.13Ni0.13O2 ) 和 LiMPO4 的界面生成一种异质外延纳米结构。

2.结语与展望

富锂锰基材料固有问题有：(1) 阳离子氧化还原反应，阴离子氧化还原反应提供额外的容量，以及氧气释放导致颗粒表面形成微孔和阳离子价态降低，颗粒内产生微应变以及从层状到尖晶石的相变，循环中材料的膨胀率上升，最终导致较低 ICE（首次库仑效率）、快速电压衰减和容量衰减. (2) LMCM 在合成过程中的材料缺陷，如 Ni2+/Li+ 阳离子混排，表面残留锂化合物（LiOH、Li2O 和 Li2CO3 ) 以及元素偏析也会导致动力学不良和电化学性能衰减。(3) 材料固有的扩散动力学差使其难以获得高倍率性能，界面反应属于活性物质与电解质之间的问题。

因此，活性物质材料表面使用电化学活性材料、非电化学活性材料和导电聚合物等物质包覆可以缓解活性材料与电解质之间的副反应，对材料的循环性能和热稳定性也有一定的改善，已被证明是控制 LMCM 容量损失的有效方法。尽管表面包覆能有效改善容量损失和循环稳定性，除了进行包覆改性外，富锂材料还需通过调整合成工艺，对材料进行晶面结构调控和掺杂等手段。来稳定晶格结构、抑制材料内部层状结构向尖晶石结构的转变，辅助解决材料内部的稳定性。通过表面结构原位重建：诱导氧空位，表面尖晶石化以及层状岩盐异质结构等，来稳定表面结构、抑制表面释氧、提高锂离子的传输的动力学和抑制电极极化诸如此类的集成化改性是未来的趋势。

另外，LMCM 的发展还应考虑一些实际应用问题。如，当前主要通过半电池研究 LMCM，难以评估在实际应用中的相关性能参数。后续全电池组装测试研究也需要重点关注，例如，选择合适的负极材料、开发耐高压（>5 V）电解质、添加耐高压添加剂和制造固态电解质等。其中，固态电解质取代液态电解质是一项革新性措施，但界面问题比较棘手，需要进一步开展研究。安全问题方面，LMCM 热失控、气体逸出和其他可能的副反应是关键因素，也需要进一步探索研究。此外，锂、镍、钴的资源短缺，以及钴的高价格，开发无钴富锂正极材料迫在眉睫。基于 LMCM 的潜力，期待 LMCM 的商业化可以早日实现，也希望这篇综述在为表面包覆提供参考的同时能激发科技工作者对 LMCM 正极材料表面结构研究的浓厚兴趣，以推动下一代锂离子电池能量密度开启新篇章。

硅碳负极助力锂离子电池能量密度提升

展硅碳负极的必要性

负极材料是锂离子电池的重要组成部分，其性能直接影响电池的能量密度、循环寿命、安全性能等。锂离子电池负极材料主要分为碳材料和非碳材料两大类，具体分类如下：

其中，石墨负极占据主要地位，实际应用占比超过95%，但石墨的理论容量只有372mA/g，已经不能满足高容量、高能量密度锂离子电池发展需求，而硅碳负极材料锂论能量密度（3572mA/g）远高于石墨，被认为是新一代高能量密度锂离子电池最具发展潜力的负极材料。随着锂离子电池产业化进程的不断推进，硅碳负极材料作为一种新型的电池材料在能源领域崭露头角。

硅碳负极材料的优缺点

硅碳负极材料是近年才发展起来的一种新型锂离子电池负极材料，它由硅基活性材料和碳基导电材料组成。硅基活性材料可以提供高容量和良好的能量密度，而碳基导电材料可以提供良好的导电性和热稳定性。因此，硅碳复合负极材料具有良好的综合性能，可以有效提高电池的能量密度和循环寿命。

硅碳负极材料的主要优点包括：

1

高能量密度：硅碳负极材料具有较高的理论容量（3572mA/g）和实际容量（目前已达到1000mA/g以上），能够提供更高的能量密度，满足对更长续航能力的需求。

2

快速充电：由于硅碳材料具有快速的锂离子嵌入/脱嵌速度，因此硅碳负极电池可以实现快速充电。

3

高安全性：硅碳负极材料具有较低的膨胀率和较好的结构稳定性，不易发生短路或燃烧等安全问题。

4

环境友好：硅碳负极材料是一种环保型材料，生产过程中不产生有害物质，同时在使用后也可以进行回收再利用，对环境的影响较小。

硅碳负极材料的缺点包括：

1

体积膨胀：硅在嵌锂过程中会发生体积膨胀，导致电池容量降低和结构破坏。

2

首次效率低：硅碳负极材料的首次充放电效率较低，会影响电池的能量效率。

3

成本较高：首先是纳米硅颗粒价格不低，其次是生产工艺复杂。

正因为硅碳负极材料具有以上优点，符合对更长续航能力和更高安全性能的需求。同时，硅碳负极也存在以上缺点需要进一步克服，所以，暂时还没有得到大规模运用。

硅碳负极材料的分类

▲ 图片来源百度，仅做科普宣传

硅碳负极材料按结构类型主要分为包覆型硅碳负极、负载型硅碳负极、分散型硅碳负极，分别介绍如下：

1

包覆型硅碳负极

包覆型硅碳负极材料往往是将不同纳米结构的硅材料进行碳包覆，这类材料以硅为主体提供可逆容量，碳层主要作为缓冲层以减轻体积效应，同时增强导电性。包覆层通常为无定形碳。

2

负载型硅碳负极

负载型硅碳负极材料通常是在不同结构的碳材料(如碳纤维、碳纳米管、石墨烯等)表面或内部，负载或者嵌入硅薄膜、硅颗粒等，这类硅碳复合材料中，碳材料往往起到结构支撑的力学作用，它们良好的机械性能有利于硅在循环中的体积应力释放，形成的导电网络提高了电极整体的电子电导率。

3

分散型硅碳负极

分散型硅碳负极材料是一种较为宽泛的复合材料体系，包括硅与不同材料的物理混合，也涵盖硅碳元素形成分子接触的高度均匀分散复合物体系。事实证明将硅材料均匀分散到碳缓冲基质中，可以一定程度抑制硅的体积膨胀。

硅碳负极材料的制备方法

硅碳负极材料的常见制备方法包括机械球磨法、固相反应法、溶胶凝胶法和化学气相沉积法等。这些方法通过控制原料配比、反应条件等可以得到具有不同硅碳比例和结构形貌的材料。

近年来，人们还提出了一些新的制备方法，如模板法、基于无机骨架的合成等，以提高硅碳负极材料的性能。

硅碳负极材料的生产工艺

硅碳负极材料生产工艺包括原料准备、碳化、烧结、碳化烧结等步骤。

1

原料准备：硅碳负极材料需要硅粉和碳粉两种原料。硅粉需经过粉碎、筛选、纯化等工序处理。碳粉需经过碳化、粉碎等工序处理。

2

碳化：将硅粉和碳粉按一定比例配制，加入适量的添加剂，在高温下进行碳化反应。

3

烧结: 将碳化后的硅碳复合材料在高温下进行烧结，使材料结晶，提高材料的密度和硬度。

4

碳化烧结：将烧结后的硅碳复合材料再次在高温和高压下进行碳化烧结，使材料具有更高的电导率和更好的电化学性能。

5

制品成型：将碳化烧结后的硅碳复合材料进行成型，制成各种形状的硅碳负极材料。常见的成型方式有压块、针刺、挤压等。

6

检测质量：对制成的硅碳负极材料进行各项性能检测，确保材料质量符合要求。

7

包装存储：将硅碳负极材料进行包装，并存放在适当的环境中，以防止材料受潮、变质。

总之，硅碳负极材料生产工艺是一个综合性工艺，需要掌握多种技术知识，并经过多次试验和优化才能获得高质量的硅碳负极材料。

影响硅碳负极材料性能的因素

影响硅碳负极材料性能的因素包括以下几个方面：

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硅碳负极材料的结构

硅碳负极材料的结构对其性能有着重要的影响。在制备硅碳复合材料时，可以通过控制材料的形貌、尺寸和组成等来优化其性能。例如，纳米硅碳复合材料的性能优于微米级硅碳复合材料。

中华人民共和国国家标准《GBT 38823-2020 硅炭》对硅碳负极材料粒度分布规定如下：

2

硅碳负极材料的组成

硅碳负极材料中的硅和碳的种类、含量以及它们的比例也会影响其性能。硅碳负极材料主要包括硅-石墨复合材料、硅-无定型碳复合材料、硅-碳纳米管复合材料、硅-石墨烯复合材料几种，在合适的硅和碳比例下，硅碳负极材料可以获得最佳的电化学性能。

3

硅碳复合材料的表面改性

表面改性可以改变硅碳复合材料的表面性质，提高其电化学性能和稳定性。常用的表面改性方法包括化学气相沉积、物理气相沉积、溶胶-凝胶法等。

4

硅碳复合材料的制备方法

硅碳复合材料的制备方法对其性能也有影响。常用的制备方法包括化学气相沉积法、物理气相沉积法、溶胶-凝胶法、球磨法等。不同的制备方法会对硅碳复合材料的结构、形貌和尺寸产生影响，从而影响其性能。

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电解质的性质

电解质的性质也会影响硅碳材料性能，比如电解质的离子电导率、电化学稳定性以及与电极材料的相容性等都会对电池性能产生影响。

综上所述，为了获得高性能的硅碳材料，需要综合考虑以上因素，并采取合适的制备方法和表面改性手段来优化其结构和组成。

硅碳负极材料的应用领域

1

电动汽车领域：硅碳负极材料能够提供更高的电池能量密度和更长的使用寿命，使得电动汽车能够拥有更长的续航里程和更快的充电速度。同时，硅碳负极材料的安全性和环保性也使得电动汽车在市场上更具竞争力。

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储能领域：硅碳负极材料能够提供高能量密度和长寿命的储能电池，为电力、通信等领域提供可靠的储能解决方案。同时，硅碳负极材料的环保性和安全性也使得储能技术在可持续发展的趋势下得到广泛应用。

3

航空航天领域：硅碳负极材料具有高能量密度、长寿命和安全可靠等优势，能够为航空航天领域的能源需求提供可靠的解决方案。例如，在卫星、无人机等领域，硅碳负极材料能够提供更轻、更可靠的能源系统。

总之，硅碳负极材料作为一种新型的电池材料，具有高能量密度、快充性能、环保和安全可靠等优势，逐渐在能源领域得到广泛应用。

硅碳负极材料的产业化状况

2023年，硅碳产业取得了群体性突破，多家负极材料头部企业表示硅基材料的膨胀问题得到有效解决，硅碳产品的膨胀性能明显优于硅氧产品，膨胀问题不再是硅基负极材料商用化的瓶颈。

公开资料显示，贝特瑞、欣旺达、天目先导、华智雄材、安徽昱瓴、石大胜华、杰瑞股份、中科电气、新安股份、璞泰来、碳峰科技等企业已经量产硅碳复合负极材料，部分企业正在建设规模化标准产线。

我们相信，随着特斯拉、蔚来、广汽埃安等车企硅碳负极电池装车，以及华为、小米等手机厂家尝鲜，硅碳负极材料产业会很快进入快速增长轨道。

来源：新能源技术与企管\程冰蕾

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