煤基电池材料储锂性能研究获突破

钱伯章 2026-10-19

国家能源集团北京低碳院 2026 年 2 月 2 日研发出氧化亚硅/硅酸盐/石墨烯/无定形碳高容量电池材料，攻克硅基负极衰减快、导电差瓶颈。电极膨胀率 109% 降至 41%，循环稳定性提升近 9 倍，成果发表于 JPS。

国家能源集团北京低碳清洁能源研究院团队依托煤直接液化沥青高残碳及易石墨化特性，研发出氧化亚硅/硅酸盐/石墨烯/无定形碳的高容量电池材料，大幅提升储锂性能，攻克硅基材料容量衰减快、导电性差的行业技术瓶颈。相关成果发表于《Journal of Power Sources》。

研究团队针对硅基负极体积膨胀大、首效低和导电性差等问题，提出以煤直接液化沥青与石墨烯协同构筑"碳—碳网络"的解决方案：在氧化亚硅表面原位生成高活性二硅酸锂相，结合"碳—碳网络"的高导电性与结构韧性实现活性层预补锂，提升首次库仑效率；该网络还作为"弹性铠甲"缓冲体积膨胀、抑制电极粉化。最终电极厚度膨胀率从 109% 降至 41%，循环稳定性提升近 9 倍，充电速度提升 3 倍。

研究为新能源汽车、高端电子设备及大规模储能开发高能量密度、长寿命锂离子电池提供了关键材料基础，其机理研究揭示了多组分协同增强机制，为未来电池材料理性设计提供参考。

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