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【演讲嘉宾】杨植 | 碳纳米管多维度赋能硅碳负极应用探索

4月20-21日,以“聚焦硅基负极突破·擘画固态电池新篇”为主题的“2026硅碳负极材料大会暨固态电池技术交流论坛”在浙江宁波盛大举行。本次大会由中国电子材料行业协会电池材料分会指导支持,电池工业网、北京中工产研联合主办。

本次大会吸引了电池、新能源汽车、储能和电池材料领域的相关重点企业、知名机构和研究院所等数百位代表参会,共同探讨“双碳”目标下的硅碳负极行业发展路径,为行业交流、思想碰撞、资源汇聚搭建重要平台,为推动新质生产力、创新驱动绿色转型注入新动力。

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大会主题演讲环节,温州大学化材学院院长、浙江省碳材料技术研究重点实验室主任杨植进行了以《碳纳米管多维度赋能硅碳负极应用探索》为题的演讲。

杨植教授在演讲中介绍了碳单质材料的发展历程,从金刚石到石墨再到C60、碳纳米管、石墨烯、石墨炔,碳材料从发现到应用经历了数百年的历程。

在他看来,碳材料是理想的高强材料、导电导热材料以及传感材料,其具有高达800GPa的抗拉强度,承载电流可达10°A/cm²,室温热导率3500W/(m·K),且原子几乎全部裸露在表面上,广泛应用于生物传感器件、航空航天器、海水淡化等领域。

作为碳材料之一,碳纳米管在新材料领域具有广泛前景。碳纳米管是一种石墨化结构的碳材料,自身具有优良的导电性能,同时由于其脱嵌锂时深度小、行程短,因而可以作为锂电池负极材料。碳纳米管也可以与硅基负极等其他负极材料复合,利用其优势作为载体改善其他负极材料的性能。

杨植教授表示,碳纳米管的兴起与磷酸铁锂密切相关,同时由于碳纳米管能够构建稳定导电网络并增强结构强度,其在硅碳负极中的集成应用也将是未来重点研究方向。

现阶段,硅碳负极材料市场蓬勃发展,据行业统计,2025年全球硅碳负极市场规模已突破100亿元大关。随着技术成熟度提升与下游需求扩容,预计到2030年市场规模将突破500亿元。

不过硅碳负极也存在导电性差、SEI膜不稳定、首效低等问题,碳纳米管作为导电剂能够显著赋能硅碳负极。

杨植教授介绍了团队在四个方面的研究:

一是如何精准合成碳纳米管,实现宏量制备;二是碳纳米管后分散技术如何前置化;三是做好粘结剂和碳纳米管接口,解决膨胀问题;四是碳纳米管复合补锂剂。

他表示,碳纳米管能够解决硅碳负极膨胀的问题、导电的问题,还能够解决其粉化的问题以及极片制作过程中的可加工性的问题。通过碳纳米管跟粘结剂的复配,能够提升电池的容量和材料循环稳定性,而碳纳米管复合补锂剂,则能够补齐传统补锂剂空气稳定性差短板。

2019年到2025年,全球碳纳米管粉体需求量从0.1万吨增长到2.4万吨,碳纳米管浆料需求则从2万吨快速增加到29万吨,市场空间达到了百亿级。

来源:电池工业网

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