中國粉體網(wǎng)訊  鋰電池已經(jīng)進入了人們生活的各個領域，對人類生活產(chǎn)生了重大影響。1990年，日本SONY公司研制出了鋰電池并開始實現(xiàn)商品化，在二次電池的歷史上實現(xiàn)了一次飛躍。到2000年，全球鋰電池的銷售額已超過鎘鎳和氫鎳電池。

鋰電池的應用范圍不斷拓寬，從信息產(chǎn)業(yè)（移動電話、PDA、筆記本電腦）到能源交通（電網(wǎng)調峰、電動車輛），從太空（衛(wèi)星、飛船）到水下（潛艇、水下機器人）。隨著“無人駕駛及5G+產(chǎn)業(yè)”的普及，新能源汽車市場已進入爆炸性增長階段，一個萬億級市場規(guī)模已經(jīng)形成。特別是近年來，油價飆升，純電動汽車異常火爆。隨著客戶對新能源汽車續(xù)航能力要求更高，新型高容量型材料需求迫切。

《中國制造2025》明確規(guī)定，動力電池能量密度規(guī)劃為：2020年-300Wh/kg；2025年-400Wh/kg；2030年-500Wh/kg。在目前全球已知材料中，唯有硅碳負極質量及性價比能達到要求。

硅因其超高的理論比容量（4200mAh/g）、較低的放電電位（平均脫鋰電位＜0.5V）、獲取成本低和資源豐度高等優(yōu)勢，被認為是新一代鋰離子電池最具潛力負極材料之一。然而，半導體硅本身導電性差且劇烈的脫嵌鋰會產(chǎn)生巨大的體積效應造成顆粒粉化破碎和電極結構崩塌，縮短了循環(huán)壽命進而使電池性能下降，嚴重阻礙硅基負極在鋰離子電池中的產(chǎn)業(yè)化應用。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)將高穩(wěn)定性的碳材料與高容量的硅材料進行復合，不僅可以給鋰離子提供更加快捷的傳輸通道，而且可以有效地抑制整體體積膨脹，從而保持電極的完整性，提高電池循環(huán)穩(wěn)定性。機械混合法工藝和化學合成方法制備硅碳負極存在一定局限性，等離子體法可實現(xiàn)納米復合材料的一步法合成與改性。

等離子體是一種由自由電子、帶電離子及未電離的中性粒子組成的物質形態(tài)，被視為除固、液、氣以外的第四態(tài)物質。人工形成的低溫等離子體常見放電形式有電弧放電、射頻放電、電感耦合放電、微波放電、電暈放電、輝光放電和介質阻擋放電。

等離子體技術制備硅碳負極材料具有無與倫比的優(yōu)勢：等離子體制備材料過程中，等離子體可起到高熱源和化學活性粒子的雙重作用。

等離子體制備納米粒子的形成機制一般如下：

① 前驅氣體（載氣和原料氣）的解離；

② 等離子體粒子(即離子、自由基和中性粒子)在分子尺度上的聚集；

③ 穩(wěn)定的納米粒子的成核和隨后的生長。

等離子體技術制備材料優(yōu)點：

① 純度高：由于在等離子發(fā)生器中，等離子體區(qū)域不與反應室壁接觸，所以可以避免反應室壁造成的金屬合金的污染，可以制備高純度的粉體。

② 粒徑小：反應物和生成物粒子分別經(jīng)歷了快速的加熱和冷卻，反應時間很短，產(chǎn)物的粒徑不會過大，可以制備微米級甚至納米級的粉體。

③ 易控制和連續(xù)化：可以通過改變工藝參數(shù)控制反應產(chǎn)物的組成。利用等離子體技術制備硅碳復合材料可以實現(xiàn)連續(xù)化制備。

④ 清潔生產(chǎn)：過程不會排放廢氣和廢水。

針對各類負極材料的產(chǎn)業(yè)化技術與國內外市場狀況，中國粉體網(wǎng)將于10月25-26日在東莞舉辦第二屆先進負極材料技術與產(chǎn)業(yè)高峰論壇。屆時，福州大學化學化工學院“閩江學者獎勵計劃”特聘教授、博士生導師洪若瑜將作題為《硅碳負極材料的清潔生產(chǎn)》的報告。報告將對等離子體技術制備硅碳負極材料的優(yōu)勢、形成機制等展開介紹。

專家簡介：

洪若瑜，男，1966年10月出生，江蘇省蘇州市人。教授、博士生導師。福州大學化學化工學院“閩江學者獎勵計劃”特聘教授、博士生導師。

1990年華東理工大學本科畢業(yè)；1993年中科院煤化所獲碩士學位；1996年中科院過程所獲博士學位，留所工作；1997-1998年美國圣母大學化工系博士后；1998-1999年美國麻省大學博士后；1999-2001年多倫多大學博士后；2001年Sunwell公司工程師；2002年多倫多大學研究員；2003.1蘇州大學任教授，博士生導師；2016.5福州大學閩江學者特聘教授。

主持4項國家自然科學基金及十多項省部級與橫向基金。在化工頂級期刊Chem.Eng.J., Chem.Eng.Sci.等發(fā)表論文數(shù)十篇，SCI檢索被引五千余次。獲中國發(fā)明專利授權6項。出版專著1本，合作出版英文專著3本，作為Lead Guest Editor出版�？�1期。

參考來源：

洪若瑜等. 等離子體法制備及改性石墨烯粉體的研究進展

洪若瑜等. 等離子體法制備導電炭黑的過程與裝備研究進展

喬亞峰等. 熱等離子法制備鋰離子電池硅碳負極材料

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡）

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