高比能长寿命硅碳负极锂离子电池

科技成果来源：浙江科技成果库;
地区：浙江
成果名称:高比能长寿命硅碳负极锂离子电池
成果登记号:DJ142225Y4
知识产权:国际先进
完成单位
序号 单位名称 通讯地址
1 浙江天能储能科技发展有限公司 浙江省湖州市画溪街道包桥路18号
完成人
序号 姓名 工作单位 对成果的贡献
1 张元春 浙江天能储能科技发展有限公司 项目负责人
2 郭鑫 浙江天能储能科技发展有限公司 技术支持
3 高伟伟 浙江天能储能科技发展有限公司 试验研究、工艺设计
4 高鑫 浙江天能储能科技发展有限公司 工艺设计
5 周翠芳 浙江天能储能科技发展有限公司 质量控制
成果简介:
1、课题来源与背景：本项目来源为2025年浙江省省级工业新产品项目。硅负极理论比容量达 42mAh/g，与碳复合成硅碳材料后实际比容量超 15mAh/g，远超商业化石墨负极的33-36mAh/g。硅碳负极能减重 5%-7%，提升电芯能量密度12%-18%，搭配 NCM811 正极可突破传统石墨体系能量密度限制。 2、研究目的与意义：在消费类电子领域，产品功能丰富使电池续航需求严苛，硅碳负极凭高能量密度延长设备使用时间，如智能手机用其电池可大幅提升单次充电续航，缓解用户电量焦虑。新能源汽车中，续航是发展瓶颈，硅碳负极能提高动力电池能量密度以增加续航，特斯拉部分车型应用后续航提升 2%，彰显其在此领域的巨大潜力，推动行业发展。 3、主要论点与论据：正极用海绵 / 微晶设计、多元素修饰提性能；负极采三代硅碳（CVD 载多孔碳，容量超 18mAh/g，首效高、循环好；PAA 粘结剂核壳结构减膨胀；电解液经三维设计，搭配 DMC/FEC 与 LiFSI；导电剂以混合炭材三维结构提传导，全面优化电池性能。。 4、创新点：采用化学气相沉积（CVD）技术构建的纳米硅碳异质结体系，通过原子级精准调控实现硅基负极的性能跃升。在多孔碳基体（孔隙率≥45%，平均孔径2nm）的三维网络中，以热解化学气相沉积法实现纳米级硅颗粒的均匀负载，形成“核壳-空腔”互锁结构；采用刚柔的核壳结构粘结剂核层提供机械支撑，壳层通过氢键网络吸收应力，使电极循环后裂纹密度大幅降低；羟基/羧基缩聚形成内应力，将硅碳负极膨胀率进一步压制；羧基与硅表面羟基形成共价键，粘结强度相比传统SBR提升较大，避免循环中活性材料脱落。采用表面活性剂提升负极材料分散效果，降低锂离子脱嵌锂阻抗；添加增韧剂，降低负极浆料表面张力，提升涂布稳定性，增加极片柔韧性，降低卷绕弯折处极片开裂风险，提升电池循环寿命；采用“锂盐复配-溶剂重构-多添加剂协同”的三维设计，突破了传统电解液在导电性、稳定性与安全性之间的权衡。尤其是高比例DMC与FEC的搭配，以及LiFSI的引入，使其在快充、高温循环及高电压场景中具备显著优势。 5、社会经济效益：通过技术创新，开发的“高比能长寿命硅碳负极锂离子电池”重量轻，容量大，能量密度高，对高镍正极材料、负极材料、粘结剂及电解液体系等优化，极大提高了电池的首次效率、能量密度和循环寿命，提高了企业在高比能长寿命硅碳锂离子电池领域的竞争力。新产品投产，预计未来三年将实现亿元营收，将为企业创造巨大的经济收益；社会效益：该项目属于先进锂离子电池领域的前沿成果，其研发成功将应用与3C数码、小家电、无人机领域，助力相关产业突破续航能力不足、电池寿命短等技术瓶颈，提升我国在高端便携电子设备及无人机电池领域的核心竞争力，推动产业向更高质量、更高附加值方向迈进。​硅碳负极锂离子电池相比传统电池具有更高的能量密度和更长的使用寿命，在3C数码、小家电和无人机设备中应用，能减少电池更换频率，降低资源消耗和废弃物产生。同时，其高效的能量转换与利用模式，有助于减少对传统能源的依赖，推动绿色低碳理念在消费电子及航空领域的深入践行，为实现“双碳”目标注入新动力。​
评价（鉴定、验收）委员会名单
序号 姓名 单位 专业领域 职称
1 周鑫发 浙江省能源与核技术应用研究院 能源材料 正高
2 高明裕 杭州电子科技大学 电子技术 正高
3 黄辉 浙江工业大学 新能源电池及材料 正高
4 李祖欣 湖州学院 电气工程 正高
5 张俊 浙江工业大学 新能源电池及材料 正高
组织评价单位:浙江省经信厅
评价（鉴定、验收）意见:
2025年8月8日，受浙江省经济和信息化厅委托，长兴县经信局组织召开了由浙江天能储能科技发展有限公司承担的省级工业新产品“高比能长寿命硅碳负极锂离子电池”（立项编号：2252A415）评审会。专家组听取了工作和技术总结，产品检测、科技查新、用户使用报告等，查阅了相关资料，经质询与讨论，形成验收意见如下：1.提供的资料齐全、规范，符合验收评价要求。2.项目采用热解CVD法制备“核壳-空腔”互锁结构硅碳材料，开发了石墨烯修饰硅碳新技术，提高了电池容量和充放电性能；采用刚柔核壳结构粘结剂，通过羟基/羧基缩聚共价键抑制膨胀，减少电极裂纹，提升循环寿命；采用“锂盐复配-溶剂重构-多添加剂”功能电解液，提升了快充、高温循环及高电压性能。产品相关技术已申请发明专利3件，其中授权2件，处国际先进水平。3.项目产品经深圳市京立安检测有限公司检测（报告编号：J25B15221271BR），所测指标符合标准GB/T 31484-215《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》、GB/T 31486-215《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》、GB 3831-22《电动汽车用动力蓄电池安全要求》和备案确认书的要求，经用户使用，反映良好，经济和社会效益显著。4.企业已通过GB/T 191-216/IS 91:215 质量管理体系、GB/T 241-216/1S 141:215 环境管理体系、GB/T 451-22/IS 451:218 职业健康安全管理体系认证，其生产设备、工艺工装、检测手段、环保措施能满足批量生产要求。专家组认为，该项目研发是成功的，同意通过验收评价。

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