成果介紹
本項(xiàng)目聚焦多層結(jié)構(gòu)硅碳負(fù)極材料及原位預(yù)鋰化工藝的研發(fā)，依托先進(jìn)的磁控濺射技術(shù)，致力于通過(guò)精細(xì)的材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和界面工程，緩解硅基材料在循環(huán)
過(guò)程中的體積膨脹應(yīng)力，穩(wěn)定電極/電解質(zhì)界面，同時(shí)實(shí)現(xiàn)鋰源的有效補(bǔ)償。項(xiàng)目采用高真空物理氣相沉積（PVD）技術(shù)，通過(guò)構(gòu)筑硅活性層與人工界面層的雙
層結(jié)構(gòu)，并結(jié)合原位預(yù)鋰化策略，從微觀結(jié)構(gòu)和界面穩(wěn)定性兩方面協(xié)同優(yōu)化硅碳負(fù)極性能，大幅提升了其初始庫(kù)倫效率、循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。
本成果涵蓋兩大核心技術(shù)創(chuàng)新：一是基于磁控濺射的多層結(jié)構(gòu)硅碳負(fù)極材料的制備方法，能夠精確調(diào)控硅薄膜的成核均勻性及附著力，有效緩解充放電過(guò)程
中的體積變化，抑制副反應(yīng)；二是創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的卷繞式磁控濺射原位預(yù)鋰化工藝，實(shí)現(xiàn)負(fù)極表面連續(xù)、均勻的鋰金屬沉積及功能性界面膜構(gòu)筑，有效補(bǔ)償首次循環(huán)
鋰損失，提升整體電池性能。兩項(xiàng)技術(shù)均具備良好的工藝可擴(kuò)展性和工業(yè)化應(yīng)用潛力，適配多種電芯結(jié)構(gòu)和電解質(zhì)體系，推動(dòng)高比能鋰離子電池向更高能量密度、
更長(zhǎng)壽命方向發(fā)展，滿足新能源汽車、儲(chǔ)能及消費(fèi)電子等領(lǐng)域的需求，助力動(dòng)力電池技術(shù)升級(jí)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于高比能液態(tài)鋰電池（能量密度超過(guò) 300 Wh kg-1）、新一代全固態(tài)鋰電池體系，以及消費(fèi)電子、電動(dòng)交通和儲(chǔ)能等多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。隨著正極材料向高容量化方向發(fā)展（如高鎳、富鋰錳基材料），硅碳負(fù)極的鋰源補(bǔ)償能力與界面穩(wěn)定性成為制約電池性能進(jìn)一步提升的核心瓶頸。通過(guò)本成果提出的多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和磁控濺射原位預(yù)鋰化技術(shù)，有效緩解了硅材料的體積膨脹應(yīng)力，穩(wěn)定了SEI膜結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了鋰源補(bǔ)償與負(fù)極/電解質(zhì)界面的同步優(yōu)化，從而顯著提升了電池的能量密度、倍率性能及循環(huán)壽命。
