中国粉体网讯 2025年9月23-24日,由中国粉体网联合合源锂创、江苏省企业发展工程协会举办的第七届高比能固态电池关键材料技术大会在江苏苏州成功召开。会议期间,我们邀请到了业内专家、学者,优秀企业家代表做客对话栏目,进行访谈交流。本期为您分享的是中国粉体网对中南大学教授、湖南宸宇富基新能源科技有限公司首席科学家周向阳的专访。
中国粉体网:周教授,硅基负极被认为是固态电池中极具前景的负极材料,目前硅基负极面临的挑战有哪些?
周教授:硅基负极目前面对的挑战主要是以下几个方面,第一是载流子传输的问题,所谓载流子就是指电子和离子的传输问题;第二是固态界面问题,界面-界面之间的阻抗。目前主要是这两个问题,另外制造成本的降低、性能的一致性,也是目前面临的问题。
中国粉体网:周教授,请您分析一下目前硅基负极制备技术的优缺点。
周教授:目前硅基负极制备技术可以讲是百花齐放,主要有以下几类方法,第一类是传统砂磨法,第二类是目前开发的去合金化法,就是把硅基负极制备成硅合金,然后再把合金去掉以后得到多孔硅,第三类是冶金法。当然,目前行业最推崇的方法是CVD法,就是先制备出多孔碳,然后用硅烷气体在多孔碳中沉积,最后得到硅碳负极。
关于硅基负极制备技术的优缺点,我认为把以上方法应用在固态电池制备中都会存在问题,因为这些方法是专门针对液态电池开发的。这里我简单说一下CVD法制备硅碳负极,因为CVD法制备的硅碳负极中含有碳,导致应用在固态电池的时候会发生反应,例如会催化硫化物电解质的分解,所以未来,我们在降低碳含量方面做研究。
中国粉体网:周教授,固态电池用硅负极的未来开发方向有哪些?
周教授:关于硅基负极未来的开发方向,第一是提高硅本身的电导率,因为硅属于半导体,而半导体特别是在大功率存放电的时候会产生极化;第二是解决界面问题,就是解决界面硅和电解质接触时产生的大阻抗;第三是解决硅自身存在的载流子的输入问题,比如CVD法就是用碳作为载体把硅复合进去,形成硅碳复合材料,我们现在做的工作,包括我今天报告中讲的工作就是要把碳换成其他的非碳的多孔体,让硅在其中沉积,这样就能够从根本上解决问题,此外,还能解决硅的膨胀问题,因为硅的膨胀是它本身所具有的体积效应,需要给予它膨胀的空间,那么膨胀的空间怎么做?原先是用石墨、碳、多孔碳来解决这个问题,目前我们不用多孔碳,而是用多孔的金属化合物取代多孔碳来解决这个问题。
中国粉体网:请您介绍一下您团队在固态电池硅基负极研发中的成果或者将要开展的研究方向。
周教授:我们目前在硅基负极研发中做了很多的工作,其中在固态电池领域正在做的几个工作,第一,是把成本降低,固态电池的产业化为什么做了这么多年?今年讲是元年,去年讲也是元年,就像今天有位老师报告中讲到,元年都元年了好多次了,为什么现在还没有推广?最大的问题就是成本,成本中除了每一种原材料的成本很重要,电解质的成本更重要。而我们做硅基负极首先就是把成本降低,我现在正在做的一个工作就是验证光伏行业生产制造过程中的废硅、切削粉,怎么把它做成固态电池用的负极材料,那么成本的问题就会得到解决。
第二,是把纯硅和多孔载体复合。
第三,是制作一个多金属的化合物,让硅载入里面。
目前我们主要是做这三方面的研究。
中国粉体网:周教授,您认为目前固态电池产业化面临的主要困境是什么?
周教授:我认为目前最大的难题就是成本问题,比如硫化物电解质,今天听报告时,有老师讲到一吨要几百万,而液态电池1Wh几毛钱的成本,固态电池却需要十几块钱,虽然其性能上有优势,但是也没有办法大范围的推广。