硅是行业内公认的下一代锂离子电池负极材料，目前硅负极的实用化主要有三种策略，即碳包覆氧化亚硅、纳米硅碳和无定形硅合金。其中碳包覆氧化亚硅体积膨胀相对较小，循环寿命较好，但首效较低，且倍率性能较差。纳米硅碳则首效相对较高，但循环寿命较差，目前主要用于对体积变形不太敏感的钢壳电池中。无定形硅合金首效较低，且制备成本较高，一直没有获得应用。

中科院物理所团队除了开展上述关于硅基负极材料基础科学问题的研究以外，还一直致力于将其推向实用化。针对关键材料，团队于1997 年在国际上申请了第一个关于纳米硅储锂的专利，它表明纳米化可以明显地提升硅负极的循环稳定性，为硅负极的实际应用指明了方向。此后，基于硅材料的高容量和碳材料高稳定性，该团队又相继提出了实用性较强的多种结构的硅碳复合负极材料，主要包括“鱼皮花生”、“元宵结构”、“核桃结构”和“海胆结构”。另外，除了核心材料，我们还针对硅负

极的精细制备工艺如气相包覆和黏结剂等辅料也布局了相关核心专利，物理所团队关于硅基负极材料的研发历程见图14。基于上述积累，为了加快硅基负极材料产学研进程，溧阳天目先导电池材料科技有限公司于2017 年成立，目前纳米硅碳负极材料已经实现规模量产和应用。