一块电池的“进阶”之旅

本文转自：济南日报

在“硅碳负极”赛道上悄悄努力的科研者，正在蓄力改变行业——

一块电池的“进阶”之旅

编者按人是生产力中最活跃的因素，也是最具有决定性的力量。在济南，有很多具备扎实理论知识、掌握技术研发能力的“高精尖”人才，在各自的岗位上，助推着新质生产力蓬勃发展。即日起，本栏目推出“新质人物”系列报道，讲述他们的“新质故事”。

刘顶（左）与同事分析实验室数据。

展示“多孔碳”样品。

手机、新能源汽车……大家关心的电池续航力问题，在科研人员的努力下，或许很快将迎来变革。

参与这场变革的“主导者”之一，就在济南。6月5日，在位于章丘区的济南圣泉集团有限公司研发中心，新能源产业带头人刘顶拿起一个装着黑色粉末的玻璃瓶，向济南日报记者介绍：“这就是多孔碳，它正在成为新一代的电池负极材料。”

一瓶小小的粉末，承载着团队60多名科研者的攻坚故事。如今，手持最新科研成果，他们期待着惊艳行业继而改变时代的那一天。

▶▶谁能突破能量的“桎梏”

众所周知，在过去的很多年里，石墨一直是电池负极的主流材料。但随着产品的升级迭代，石墨已经无法满足锂离子电池能量密度提升的要求。这个时候，硅碳成了新风口。

“我们公司拥有庞大的新材料数据库，具备得天独厚的资源优势，我们当然要试一试。”几年前，一直从事高端碳材料研发的刘顶团队将目光瞄向了硅碳负极材料领域。当时，新能源汽车行业崛起，前景一片大好；手机等电子产品功能升级，也急需续航力更强的电池作为支撑。在这种背景下，谁能在技术上领跑，谁就能抢占市场的新高地。

“其实，硅碳负极并不是一个新名词，之所以一直没有走出实验室的大门，是因为存在诸多技术难点和产业化瓶颈。”刘顶介绍，由于硅材料自身的结构特点，充电时膨胀率非常大，因此膨胀问题是以往技术上最难解决的问题。

工艺难点摆在面前，有的人望而却步，有的人却砥砺前行。

为了抢占市场新高地，圣泉集团组建了一个60余人的科研团队，其中不乏高分子材料、化工工艺、物理化学和无机材料等相关专业领域的高技术人才，可以说人员涵盖了多孔碳材料从材料设计、工艺开发到产业化建设的全流程，刘顶就是这个科研团队的带头人。

▶▶实验室里“玩混搭”

研发之初，大家的方向就很明晰。“要想将新型硅碳负极材料成功应用于电池体系，碳骨架是至关重要的一环，只有碳骨架具备高孔容、抗膨胀、高抗压的特性，这条路才能走得通。”刘顶与同事们在公司积累的海量材料库里，寻找着最合适的

原材料，这是用来搭建

“碳骨架”的原料，也是实验开展的基础。

“目前制备碳骨架的工艺有很多，但都面临着各种各样的问题，比如材料本身的性能不稳定、成本太高等，这些缺点都决定了材料难以推向市场。”面对这一困局，刘顶却突发奇想，何不试试“混搭”？

“就像植物的‘嫁接’一样，让各自的优势互补。”刘顶和同事们将各种工艺方案充分剖析，优化衔接，并实施各种创新方案。在经过大量研发设计和无数次的验证后，曙光终于照了进来，第一代技术形成。

听上去虽然简单，但却包含着巨大繁琐复杂的工作量。仅仅这一步，刘顶团队就用了三年。

在研发进程中，应用端的需求是产业化的“灯塔”，

只有产业链上下游供给和需求相匹配，才

能形成产业良性循环。对于电池行业来讲，不仅对

材料本身的指

标参数要求格

外严格，研发

进度和周期也很紧迫，这给科研人员的身心带来巨大的压

力。“我们必须在

最短的时间里把材

料的性能做到最好！”在这种高压的工作状态下，

2023年10月，刘顶团队终于迎来转折点：材料完成工艺定型并进入产业化建设阶段。

▶▶“硅负极”时代就在眼前

这还远没有结束。刘顶团队研发出的第一代产品正在接受下游产业的严苛验证，研发和工业化进程持续推进。

“尽管我们内部已经进行了多轮内测评估，但此时内心还有些忐忑，毕竟这种材料还是一个新事物。”刘顶坦言，市场的认可才是对团队多年努力的最终检验。

在市场应用端不断有好消息传来：圣泉多孔碳无论是理化性能还是电化学性能都属于行业一流水平。这也就意味着，硅碳负极材料真正走出了实验室的大门，能够应用于市场发挥价值。

“下游产业希望我们能够继续增大产能，因为我们共同面对的，将是一个非常广阔的市场。”刘顶掏出手机，指着背面说：“很快，这一新材料将取代石墨，成为新一代的电池负极材料。”硅碳负极的能量密度远高于传统石墨负极，能够大幅提升电池续航，带动相关产业的发展。对于普通消费者来说，手机将是感受这种材料价值的第一个触点。“最直接的感受是，不仅续航能力增加，在动力的支撑下，手机功能迭代升级也将进入一个新阶段。汽车也一样，续航时间会更长，安全性也会更高。”

说起这些改变，刘顶从不揽功，“这是上下游共同努力的结果，我们只是其中很小的一部分。”（本报记者王飞周茂本）