www.188betkr.com 讯近年来，第三代硅基负极技术路线利用硅烷在多孔碳上沉积的CVD法硅碳负极已逐渐趋于规模化制备和商业化应用，受到了大量新能源企业的青睐。该技术路线的核心是以多孔碳骨架来储硅，在多孔碳颗粒内部的孔隙通入硅烷气体，通过高温热解使硅烷气体分解成硅纳米颗粒分散在多孔碳内部。
硅基负极材料技术路线发展图
CVD法作为新一代硅碳复合技术，能实现分子尺度的控制，沉积制备的硅碳负极组分均匀，结构致密，对设备要求较低，成本低，工艺简单，粒径控制均匀，并且容易通过结构设计来优化硅碳负极材料，所制备的硅碳负极通常首效较高（80%~90%），不需要额外的预锂化处理，循环性能较好。
多孔碳，由于来源广泛并且孔隙结构丰富，因而在CVD硅碳负极材料中备受关注，成为目前新型CVD硅碳负极中最常用的碳基体材料。多孔碳是通过物理或者化学活化的方法，对含有碳的原材料进行热解而得到具有丰富孔隙结构的一种碳材料，目前多孔碳的来源主要有三种：树脂基、生物质基、沥青基。
多孔碳原料对比
多孔碳材料凭借其高比表面积和丰富的多级孔结构，为CVD法制备硅碳复合材料提供了理想的载体。通过CVD工艺将纳米硅沉积于孔隙内部，可有效缓解硅在充放电过程中的体积膨胀，显著提升电极的循环稳定性。
从力学性能角度，多孔碳的独特结构使其具有较低的杨氏模量（通常为1-10GPa），这种特性使其能够在外部应力或内部体积变化时发生塑性变形而不破裂，从而维持电极的结构完整性和电接触稳定性。此外，多孔碳的三维互联孔道结构为锂离子传输提供了丰富的扩散通道，有效降低了离子传输阻抗，从而显著改善了材料的倍率性能。
研究表明，具有高比表面积、大孔体积和丰富微孔结构的多孔碳基体有利于硅在孔隙内部的均匀沉积，这主要归因于其提供了更多的活性位点和扩散通道。然而，值得注意的是，比表面积和孔体积等参数并非单纯追求最大化，过高的孔隙率可能导致碳骨架的结构完整性受损，具体表现为机械强度下降和体积模量降低，这些结构缺陷将直接影响材料的循环稳定性和倍率性能。因此，在实际材料设计中，需要在孔隙结构优化与机械性能保持之间寻求最佳平衡点。
此外，开发低成本、高性能的多孔碳前驱体材料体系是当前研究的重点方向之一。特别是如何将生物质基和沥青基等低成本前驱体通过可控的碳化活化工艺转化为具有适宜孔结构的多孔碳材料，这一转化过程需要精确调控热解温度、活化剂种类及工艺参数等关键因素。
在实际应用中，研究者需要在碳基体选择时建立多维度的评价体系，综合考虑原料成本、结构参数（如比表面积、孔径分布、导电性等）和电化学性能之间的平衡关系，以实现材料性能与经济效益的最优化。
多孔碳（图源：福建鑫森）
据统计，目前国内研发生产硅碳负极材料用多孔碳原料的企业主要包括：贝特瑞、杉杉股份、璞泰来、凯金能源、翔丰华、中科电气、圣泉新能源、道氏技术、上海洗霸、元力股份、大潮炭能科技、英克瑞斯、钠壹新能源、广东韩研、江苏浦士达、国科炭美、北海星石、鑫森炭业、索理德新材料等。其中，专业的多孔碳厂家具备：1）原料筛选、加工处理等性能优势；2）降低原料单耗、能耗、以及规模效应等降本优势。
参考来源：
[1]邓拓等：化学气相沉积法制备硅碳负极的研究进展，电子科技大学材料与能源学院
[2]各企业多孔碳研发生产相关报道
（www.188betkr.com 编辑整理/平安）
注：图片非商业用途，存在侵权告知删除！
