近日，一个好消息从四川长虹新材料科技有限公司车间里传来：由该企业完全自主孵化的低成本、高性能纳米硅碳已实现批量生产，应用于下游电池制造厂商，标志着其正式进入产业化实质性应用阶段。
研发团队与生产负责人现场交流。长虹新材料公司供图
低成本、高性能纳米硅碳是一种应用于锂离子电池的硅基负极材料。目前商业化的锂离子电池主要采用石墨作为负极材料，其理论比容量为372mAh/g，而硅基负极材料的理论比容量达4200mAh/g，是石墨负极材料的11倍左右。
“比容量关系着电池的能量密度，相同条件下，负极材料的比容量越高，意味着电池续航的时间能够更长。”长虹新材料公司研发部部长韩洪川介绍。因此，硅基负极材料也被视为下一代理想的负极材料。
脱胎于长虹中央研究院的长虹新材料公司，于2020年关注到硅基负极材料。“这一材料的研发有很多问题待解，但想象空间和市场空间很大。”更重要的是，该材料能为长虹新能源相关产业板块赋能。
待解问题之一，就是硅基负极在充放电过程中会“变胖”，其最大体积膨胀率达300%，循环寿命比石墨负极低，限制了相关材料的大规模应用。
通过理论指导、工艺研究与应用技术开发相结合的协同研发思路，长虹新材料公司成功开发出“化学研磨”“原位多级包覆”及“产品高效应用”等核心技术，重点布局1200到2000mAh/g容量规格的纳米硅碳产品。
其中，“化学研磨”就是解决膨胀问题的关键之一。“把硅的颗粒做小，膨胀就不足以破坏结构。”韩洪川表示，化学研磨技术为业内首创，可以缩短研磨时间，可使核心工段生产效率提升50%以上。
一种新材料从实验室到产业化应用，往往要经历很长的时间。在实验室中做出公斤级产品后，还要在产线上经历调试和检验。但硅基负极材料企业的市场竞争日益激烈，必须跑出“加速度”，通过先发优势站稳脚跟，成为有力竞争者。
2023年底，长虹新材料公司年产1000吨硅碳负极材料生产线建设完成，成为技术成果的“练武场”。在工程化应用的过程中，有很多意想不到的问题出现。研发人员、生产人员守着产线，出现问题第一时间沟通交流，经过大量的尝试和反复验证，最终完成了低成本、高性能纳米硅碳的开发和应用。
在韩洪川看来，进入产业化实质性应用阶段，意味着产品真正得到市场的认可。同期进入产业化实质性应用阶段的，还有团队研发的高机械强度、高导电率的金属锂合金负极材料。11月中旬，韩洪川和团队带着相关产品来到有“中国科技第一展”之称的高交会，就有不少客商向他们抛出了橄榄枝。
在展会上，韩洪川注意到，电池厂商正在向更高比能量电池方向努力。“挑战仍未结束，我们要向2000mAh/g容量规格以上发起冲击，希望能够实现更低成本、更高性能，巩固产品的竞争优势。”