硅碳负极的制备工艺

将硅与石墨材料混合，硅作为活性物质提供高容量，碳材料作为载体缓冲硅在充放电过程中的体积膨胀，同时提高负极材料的导电性能。碳材料的包覆能在其表面形成 SEI 膜，抑制电解液对负极的侵蚀，从而提高循环性能。硅的引入使得硅碳负极具有较高的克容量，相比传统石墨负极，其能量密度有显著提升。并且其制备工艺中碳材料复合和烧结等步骤技术较为成熟。但硅在脱嵌锂离子时体积膨胀较大，这会导致硅颗粒分化及 SEI 膜的破裂增厚，影响电池的首充效率与寿命。

机械球磨法

硅碳负极常用的量产制备工艺：工艺硅→三氯氢硅→块状硅→砂磨法→纳米硅粉→与石墨复合→第1代砂磨纳米硅炭负极。研磨法主要的问题就是粒径较大，且容易引入杂质，纯度较低，且粒径分布不能有效控制。

此方法工艺简单更易量产，但循环次数较低。将合适的硅源与碳源，利用球磨机对混合物进行球磨，完成后再进行烧结。机械球磨法可以明显提高材料的电化学性能，工艺简单，可以大规模生产，但由于研磨过程中硅颗粒容易团聚，导致材料的循环性能欠佳。将硅材料研磨至纳米级别，从而实现硅碳的均匀混合，可一定程度上解决循环问题。

气相沉积法

气相沉积（CVD）硅碳负极制备技术路线：硅源→热分解→无定型纳米硅+多孔碳骨架→气相沉积硅碳→CVD炉碳包覆。

此方法的核心是通过多孔碳骨架来储硅，并通过多孔碳内部的空隙来缓冲硅嵌锂过程中的体积膨胀，因此膨胀率低，循环优异，并且碳骨架本身密度小质量轻，使得材料能量密度高。并且，CVD气相沉积硅所需生产流程短，随着未来硅烷价格的下降、硅烷利用率的提升和气相沉积设备的放大，理论成本可以进一步降低。当前主流动力及消费电池龙头均在搭理推进CVD法路线，预计将成为后续主流。