中国一汽发布硅负极新技术攻克固态电池膨胀

当用于电动汽车的传统石墨负极在能量密度提升方面日渐逼近理论极限，中国一汽选择以一种别具巧思的“夹层结构”，为下一代固态电池寻找新的突破口。

根据国家知识产权局的公开信息，中国第一汽车股份有限公司于2025年9月30日公布了一项发明专利——“一种复合负极材料及其制备方法和应用”，公开号为CN120727780A。这项技术围绕固态电池的核心痛点——硅负极充放电时剧烈膨胀，提出了同时兼顾高容量、长寿命和高倍率性能的解决方案。

在新能源车迈向更长续航的道路上，电池能量密度必须持续提升。石墨的理论容量已几乎耗尽潜力，硅则凭借超过石墨十倍的储锂能力，被视为理想替代材料。然而，硅在充放电过程中体积膨胀可达300%，容易导致粉化与容量快速衰退，成为全球公认的技术难题。

一汽的方案通过“核壳-功能层”复合结构加以破解：以内层为硅纳米片作为活性核心，其表面首先包覆一层氮掺杂碳，形成高强度的缓冲护层；外部再覆上一层磷酸锂快离子导体，提升界面传输效率。氮掺杂碳层的高机械强度与网状结构如同坚固“护甲”，在硅膨胀时承载并分散应力，保障电极稳定。磷酸锂外层则像为锂离子开辟“高速通道”，有效降低界面阻抗，加快充放电速度。两层结构的协同作用，让材料在对抗机械应力与提升离子传输性能上实现平衡。

与这项专利相呼应，一汽在硅负极领域已形成多元技术布局，从材料微结构到复合极片设计都涵盖在内，例如：利用多孔硅碳材料缓冲膨胀并简化工艺；采用银修饰的三维多孔集流体提升导电性与空间利用率；梯度结构极片逐层缓解应力；氮掺杂碳纳米管与人造SEI层结合实现缓冲与补锂；双包覆结构为颗粒膨胀留出弹性空间等。

虽然这次的新专利尚未披露具体性能数据，但从此前一汽公开的相关实验结果来看，高比表面积多孔硅碳负极在固态电池应用中首周放电容量可超过3000mAh/g。相比目前商用石墨的约360mAh/g、硅碳复合材料的450-600mAh/g，提升幅度巨大，说明在能量密度上的潜力可达数量级的跃升。同时，这类材料在200次循环后容量保持率仍高于80%，展现了有效应对硅膨胀后的耐久性。

面对未来汽车产业的竞争，一汽显然在固态电池核心材料上进行了战略性布局。固态电池被普遍认为是下一代动力的方向，道路上的关键挑战便是高能量密度硅负极的实用化。为此，一汽不仅着力建立材料技术壁垒，旗下的一汽解放还与孚能科技合作，测试将高镍正极与硅基负极结合的固态/半固态电池方案，力争实现能量密度超过375Wh/kg的车用电芯。

从研发到落地，一汽正尝试贯通实验室到产业化的全链条，力求在这场影响电动汽车未来格局的技术竞赛中占得先机。正如每一次动力电池的跨越，都伴随材料体系的更新换代——率先驯服容量惊人却极易失控的“硅”，或许就意味着握紧下一代电动汽车的核心能源密码。