硅氧电极研究现状论文

3月29日晚小米发布会上，小米11 Ultra全球首发了"硅氧电池"。这是硅氧负极电池技术首次在手机端发布。而硅氧负极电池技术上的进步，得益于手机消费市场过亿的销量带来的强大需求。加上新能源 汽车 的日益发展，电池技术早已成为众多巨头企业最关心的东西，硅氧负极电池话题迅速升温，引得市场热烈追捧。

硅氧负极材料就是氧化亚硅负极材料，小米这次发布的"硅氧电池"主要是通过三项核心技术提高性能：

"掺硅" ——在电池负极增加了纳米级硅氧化合物，让硅颗粒不易被裂粉化，带来理论上10倍于传统石墨材料的锂离子电池的存储能力

"补锂" ——通过预锂化提高负极的容量

"快充" ——提高电池的充电速度。

锂电池行业部分企业已早早开始研究应用硅氧负极，比如奇瑞 汽车 股份有限公司在2011年申请了3件关于氧化亚硅负极材料的专利。

近10年的时间里，能够量产氧化亚硅负极的公司已经有很多，杉杉、贝特瑞、国轩高科、壹金新能源等龙头企业也早已具备了量产能力。随着行业和市场的发展，硅氧电池的商业化进程正快速推进中，即将引爆市场。

1、负极的补锂技术

负极材料的补锂技术，其目的主要是补充在化成工艺中消耗的锂离子，提高电池的可逆容量。主要工艺为在负极极片干燥完成后，将单质锂粉末或有机锂溶液喷涂在极片表面进行二次干燥。

"补锂"技术在锂电池业内已经有一定的应用，但技术门槛还相对较高，在2012年东莞新能源，也就是ATL首先布局相关专利，目前包括国轩高科、宁德时代、中航锂电、比亚迪、清陶能源、桑顿等企业均有储备技术和专利申请。

2、材料的复合技术

该项技术可以简单理解为"掺硅"，该技术比较宽泛，基本所有负极材料厂商都可以根据比例进行调试。主要目标是提高容量和抑制膨胀。

核心在于氧化亚硅、石墨与纳米硅粉的复合使用，通常为纳米硅与氧化亚硅复合形成球形颗粒后，通过热解碳化在表面形成碳包覆层。

宁德时代、比亚迪、国轩高科、壹金新能源、贝特瑞、杉杉、亿纬锂能、天目先导、成都新柯力等公司非常重视该项技术，进行了众多的研究，相关专利布局总计超过千件，其中国轩高科和宁德时代处于领头位置，但其他不少公司也紧随其后。

3、快充技术

电池的充电速度一直以来都是最值得关心的话题之一。

硅基负极做快充，从本质上有一点比较适合，负极电位高—析锂风险小—可以容忍更大的充电电流，但是体积膨胀问题在快充下暴露得会更加明显。

说到这里，就不得不提前段时间广汽埃安的"弹匣电池"，同样也是硅基负极，弹匣电池做到了1000km的续航和8分钟快充的技术，与小米有异曲同工之妙。同时前段时间蔚来发布的固态电池技术创新中，其中也包含采用硅氧负极技术。不过他们是不是同一条技术路线，还需要后续更多的消息来判断。

锂电行业内对于硅基材料的快充能力改进同样是一个较为艰巨的任务，仅有少数几个公司对于硅基负极材料的快充性能有一定的研发和布局，其中大部分是通过在硅基负极材料合成过程中进行改性设计。

斯坦福大学教授崔屹在旧金山举行的中国科大硅谷 科技 峰会上说："在我做了硅负极之后，这个领域成长很快，许多电池公司都在研究这个，希望利用纳米科学的办法来发展下一代锂电池材料，"他说，"我的预测是，市场上将先出现硅碳结合的负极材料，然后硅的比例越来越高，能量密度也越来越高，整个产业的发展大概需要10年时间，10年之内硅负极锂电池将是主流发展方向。"