硅基负极材料气氛炉

制备碳包覆型锂离子电池负极材料的过程涉及多个步骤，包括选择合适的原料、混合、烧结等。

烧结过程是将混合物放入箱式气氛炉中，在惰性气氛下进行烧结。烧结温度和时间需要根据具体的材料和所需的性能来调整。例如，SiO/C复合负极材料在800℃下进行热处理可以获得较好的电化学性能。

碳包覆是一种常见的改善负极材料性能的方法。通过将活性物质与碳材料复合，可以有效缓解体积膨胀，提高电导率和循环稳定性。例如，使用沥青作为碳源对微米硅粉进行包覆改性，可以显著提升材料的电性能和循环稳定性。此外，天然石墨经过聚环氧乙烷和羧甲基纤维素包覆处理后，其循环稳定性得到显著提高。

负极材料的包裹技术是提高电池性能的重要手段之一，尤其对于硅基负极材料，由于其在充放电过程中体积膨胀较大，导致材料易粉化、破裂，从而影响电池的循环稳定性和使用寿命。为了解决这一问题，研究人员采用了多种包裹技术来改善硅基负极的性能。

碳包裹技术：通过在硅颗粒表面包裹一层碳材料，可以有效地缓冲硅在充放电过程中的体积膨胀，提高结构稳定性，同时碳层还能改善硅颗粒的导电性。硅碳复合负极材料是目前研究的热点，包括核壳结构，其中石墨或人造石墨作为基底，表面复合或包覆Si纳米颗粒，再在外层包覆无定形碳、碳纳米管或石墨烯等 。

表面改性技术：除了碳包裹外，金属氧化物如TiO2、SiO2等也被用作包裹材料，它们具有一定的刚性，可以减少硅与电解液之间的副反应，抑制体积膨胀。例如，无定形的二氧化钛（a-TiO2）相比于晶态二氧化钛（c-TiO2）更利于Li+和电子的快速运输和稳定SEI的形成 。

纳米化技术：通过将硅材料制成纳米结构，可以增加硅的比表面积，缩短锂离子的扩散距离，提高离子迁移率，同时纳米结构有助于缓解硅体积膨胀带来的机械应力。

合金化技术：通过将硅与其他金属材料复合形成合金，可以提高硅基负极的电导率和结构稳定性。

预锂化技术：预锂化是在电池制造过程中向负极材料中预先嵌入锂，以补偿首次充放电过程中由于SEI膜形成所损失的锂，从而提高电池的首次库仑效率和容量 。

通过包裹和改性技术，可以显著提升硅基负极材料的电化学性能，推动其在高能量密度锂离子电池中的应用。随着技术的不断进步和成本的降低，预计硅基负极材料将在未来电池市场中占据重要地位。

硅基负极有三种技术路径：硅氧负极、硅碳负极和硅基合金负极。

硅碳负极采用纳米硅与石墨材料混合，硅氧负极则采用氧化亚硅与石墨材料复合。硅基材料在复合材料中作为活性物质提供容量，其他材料作为载体，缓冲体积膨胀。

硅基负极材料采用包覆结构，外层用碳包覆。碳材料的包覆能提高负极材料的导电性能，并且会在碳材料表面形成 SEI 膜，抑制电解液对负极的侵蚀，从而提高其循环性能。

目前，硅负极正处于产品迭代期。其中，硅碳主要以提升循环性能和容量为主，硅氧负极主要以提升首效为主，二者实现的路径有所差异。
箱式气氛炉、回转管式炉