[00104669]高性能氧化硅负极材料
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技术详细介绍
项目概述：
从20世纪90 年代索尼公司首次将锂离子电池商业化，锂电池作为便携式电源已被广泛应用于笔记本电脑、手机、数码相机、音乐播放器等数码产品，并且预计锂离子电池将来会占据电动汽车较大的市场份额。氧化硅基负极材料（SiO2、SiO 和SiOx）拥有众多优点：
1. 具有较高的理论比容量，是商业化石墨负极的4倍以上；
2. 氧化硅基负极材料相比于Li和Mg金属负极工作电压较高，不易在放电过程中产生枝晶；
3. Si元素的地壳丰度很高（在所有元素中排行第二），成本较低；
4.硅基负极材料对环境危害小。因此硅基材料被认为是下一代高能量密度锂离子电池负极材料的有力竞者。
我们开展锂电负极材料的研究已有8年，其中硅基负极材料的研究超过5年，在相关技术领域，如电极材料制备与调控、电极材料的模拟计算（第一性原理和有限元）、高性能电极材料的实用化探索均取得较突出的成果。我们制备的氧化硅负极材料性能领先，例如我们制备的富含氧空位的中空介孔SiO2负极材料表现出目前最高的理论比容量（图1）和优异的循环稳定性，且该成果已经申请了国家发明专利。到目前为止，我们已经研发了多种氧化硅负极材料，例如石墨烯量子点贴合的中空介孔二氧化硅负极材料、氧化硅气凝胶负极材料等，这些负极材料的性能均处于行业领先。
图1.富含氧空位的SiO2负极和相关的工作比较（（a）循环性能；（b）倍率性能）。
应用范围：
我们制备的氧化硅负极材料能够与现有的正极材料组装成全电池。该负极材料具有比容量高、循环性能好的优点，能够实现高的能量密度和功率密度。
效益分析：
我们研发的氧化硅负极材料具有成本低、能够大规模制备的优点，有望代替目前商业化使用的石墨负极材料。本课题组的氧化硅负极材料经过了多年的技术研发与积累，技术水平处于领域领先。
合作方式：
技术转让、联合推广。
所属领域：
先进材料。
