项目简介：

  随着化石能源的日益枯竭以及地球气候的日趋恶化，开发新型清洁能源和加强节能减排成为世界各国的重点发展方向。近年来随着混合动力汽车和纯电动汽车以及新能源（太阳能、风电）并网发电站项目建设步伐加快，高性能动力（储能）电池成为大力发展的核心技术之一，目前锂离子电池因其高电压、大容量、循环性能佳、低污染等优点成为最有竞争力的电源解决方案。研发性能优异的负极材料是提高锂离子电池性能的关键之一。碳材料是最早在商业锂电池中得到广泛应用的负极材料，但是，电容量密度低、不可逆损失大、高温时安全性低、过充电时容易短路等缺点限制了碳负极材料的发展。因此，开发容量密度高、循环性能优良和安全性能优异的新型锂离子电池负极材料迫在眉睫。

  在众多新型锂离子电池负极材料中，硅基负极材料具有其它负极材料无法匹敌的高容量
 
  优势（Li22Si5，理论储锂容量4200mAh/g），是目前商业碳负极材料理论容量的11倍。锂嵌入硅的电位（低于0.5V）低于一般溶剂分子的共嵌入电压，高于锂的析出电位。因此，硅基负极材料可以解决溶剂分子嵌入以及锂枝晶析出的问题。但是，硅基材料导电性差，同时其在嵌脱锂过程中存在严重的体积效应，体积变化率约为400%，会造成电极材料粉化以及电极材料与集流体分离。硅基材料的上述缺陷严重限制了其商业化的应用。为克服硅的体积效应，人们多采用制备纳米结构的硅基材料，硅薄膜材料，多孔硅材料和硅基复合材料来提高硅负极材料的循环性能，但是此类复合材料中的硅会裸露于电解液中，由于充放电过程中的体积效应，硅负极材料不断形成新鲜表面，因此持续消耗电解液以生成SEI膜，降低了电极材料的循环性能。因此，本项目通过研发导电性能优异的弹性载体（S掺杂C材料包覆Si纳米颗粒、S掺杂C材料纳米线三维导电网络、多孔碳包覆Si纳米颗粒）和寻找新型负载方式提高硅基材料的电化学性能，进而开发出高比容量、高充放电效率、长循环寿命的新型锂离子电池，推动锂离子电池产业的技术升级和新能源产业、电动汽车及混合电动车产业的发展。

 主要技术性能及指标：
（1）首次库伦效率：>85%；
（2）循环性能：1120mAh/g（105周，400mA/g），容量保持率为90%；
（3）倍率性能：537mAh/g（10A/g），库伦效率>99%。

适用范围及应用条件：

  该技术适用于锂离子电池领域，包括3C、动力电池和储能电池方面的负极材料，能大幅提高电池的能量密度，同时显著改善锂离子电池的安全性，具有良好的经济社会效益。
已具备的推广应用条件：
国内已经涌现出多家在电极材料和电池生产方面的优秀企业，产业化基础十分雄厚。目前我国锂离子电池产量占全球的四分之一到三分之一，与日韩两国平分市场份额，但是在前沿的材料研发和技术工艺方面弱于这两个国家，目前随着电动汽车以及大规模储能应用的快速发展，对锂离子电池材料性能的要求越来越高。本项目技术申请发明专利4项（1项授权）和美国专利1项，鉴于上述背景和项目已有的技术条件，具备了应用推广的基础。

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