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硅是行業內公認的下一代鋰離子電池負極材料，目前硅負極的實用化主要有三種策略，即碳包覆氧化亞硅、納米硅碳和無定形硅合金。其中碳包覆氧化亞硅體積膨脹相對較小，循環壽命較好，但首效較低，且倍率性能較差。納米硅碳則首效相對較高，但循環壽命較差，目前主要用于對體積變形不太敏感的鋼殼電池中。無定形硅合金首效較低，且制備成本較高，一直沒有獲得應用。

中科院物理所團隊除了開展上述關于硅基負極材料基礎科學問題的研究以外，還一直致力于將其推向實用化。針對關鍵材料，團隊于1997 年在國際上申請了第一個關于納米硅儲鋰的專利，它表明納米化可以明顯地提升硅負極的循環穩定性，為硅負極的實際應用指明了方向。此后，基于硅材料的高容量和碳材料高穩定性，該團隊又相繼提出了實用性較強的多種結構的硅碳復合負極材料，主要包括“魚皮花生”、“元宵結構”、“核桃結構”和“海膽結構”。另外，除了核心材料，我們還針對硅負

極的精細制備工藝如氣相包覆和黏結劑等輔料也布局了相關核心專利，物理所團隊關于硅基負極材料的研發歷程見圖14。基于上述積累，為了加快硅基負極材料產學研進程，溧陽天目先導電池材料科技有限公司于2017 年成立，目前納米硅碳負極材料已經實現規模量產和應用。