作为下一代动力电池的重要技术路线，全固态电池正面临产业化发展难点和日益激烈的国际竞争，如何破解难题，是中国锂电池产业、乃至中国新能源汽车产业能否持续领先全球的关键。其中，在固态电池负极材料的选择上，硅基负极材料因具有比容量高、原料价格低廉及环境友好等优势，被视为固态电池中最有前景的负极材料之一。
硅碳负极材料面临的挑战包括低压力下与固态电解质保持良好的界面接触、较低的界面阻抗、较低的副反应，低膨胀率、高首效和高容量等。其商业化难题可以概括为：一是如何克服半导体硅因本征电导率较低导致大功率放电性能差的问题；二是如何抑制因充放电过程中较大程度且各向异性的体积变化引发的一系列问题。
针对硅基负极材料的商业化难题，主要应对措施有：
①减小硅材料的尺寸，将硅颗粒的尺寸从微米降到纳米，可以缓解硅材料在体积膨胀时产生的应力，防止硅材料粉化、破碎；
②通过改变硅材料的表面形貌，进而缓解硅材料在体积膨胀时产生的应力集中，如制备具有纳米孔结构的硅材料；
③硅材料表面的包覆，通过表面包覆可以减少硅与电解质的直接接触，防止在硅材料体积膨胀过程中在表面形成过厚的SEI，减少不可逆的Li+的消耗，同时起到抑制硅体积膨胀的作用；
④形成混合电极材料，通过引入高强度材料如TiO2以构建局部机械性能稳定的结构；
⑤界面工程，构建稳定的人工SEI。选用合适的材料作为人工 SEI可以有效提高负极材料的循环性能和初始库伦效率；
⑥从整个电极的稳定性设计出发，进行改进；
⑦新型粘结剂的设计，通过新型粘结剂以增加硅颗粒之间的结合，保证电极结构的完整性，同时可以采用一些具有电子传输性能和离子传输性能的聚合物来提高电子和离子导电率，从而提高硅电极的容量和性能。
目前，硅基负极在固态电池中的应用已经取得了一定的进展。其高理论比容量和优异的充放电性能使其成为提升固态电池能量密度的关键材料。同时，固态电池技术的发展也为硅基负极的应用提供了新的机遇。未来，硅基负极在固态电池中的应用将进一步拓展，有望在电动汽车、储能系统等领域发挥重要作用，推动新能源产业的快速发展。
中国粉体网将于2026年9月10-11日在湖南·长沙举办第八届高比能固态电池关键材料技术大会，依托对粉体合成、改性、装备及电池制造全链条的深刻理解，聚焦固态电解质粉体及先进正负极材料规模化制备、界面包覆改性、干法电极工艺及核心装备等产业化痛点。届时，长沙矿冶研究院有限责任公司副所长杨乐之将作题为《全固态电池用硅基负极材料研究进展》的报告。报告主讲人将分享全固态电池硅碳负极材料的研究进展，提出通过材料界面优化、构建密实的结构、离子传输通道及性能调控可以获得低压力下高容量、高首效具备较好循环性能的硅碳负极材料。
专家简介：杨乐之博士，现担任集团公司长沙矿冶院先进材料研究所副所长，先进硅基负极材料制备湖南省工程研究中心主任，长沙市高层次人才（C类）主要从事新一代固态电池硅基负极材料研究及产业化工作。在硅氧负极材料气相沉积包覆、预镁化、预锂化，硅碳负极材料结构设计、纳米化技术，硅碳负极材料用碳纳米管制备及机械性能、电性能研究等方面积累了丰富的经验。近几年围绕相关领域，先后承担过国务院国资委1025攻关项目、湖南省科技创新计划和长沙矿冶研究院科技创新项目。在Journal of Energy Chemistry，Journal of Materials Chemistry A，ACS Applied Energy Materials，Electrochimica Acta等重要材料学刊物发表论文30余篇，授权发明专利23项。
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