中国粉体网讯  超长碳纳米管等纳米碳材料自身高度聚集的特性限制了其物理化学加工，限制了碳纳米管的实际应用。为了解决超长碳纳米管聚集性和稳定性这一关键科学问题，四川大学王延青研究员经过十余年的研究，最终开发出了一种量产超长碳纳米管单分散液（浆料）的工艺和相应的生产设备。

喷雾干燥是一种用于制备微米级颗粒的经典方法，具有操作简单、成本低廉且能规模化生产等优点。进一步，王延青研究员团队以Si纳米颗粒、碳纳米管分散液（MWCNT）、蔗糖及CMC为原料，采用喷雾干燥法制备了一种多孔球形Si/MWCNT@C负极材料。分析了喷雾干燥过程中影响硅碳复合材料形貌的因素，对影响Si/MWCNT@C负极材料性能的因素进行了探究。

据悉，MWCNT的加入在材料内部形成了三维导电网络，从而显著提高了材料的电化学性能和循环稳定性。所制备的Si/C负极材料（CNT_0.25Si₂C₂ 在0.2 A/g条件下循环200次后容量保持率为100.2%）和自支撑材料（SS-CNT_0.5Si₂C₂ 在 1 A/g条件下充放电循环100次后容量保持率为84.7%）具有优异的电化学性能。

 Si/MWCNT@C 和自支撑电极的制备示意图

多孔球形Si/MWCNT@C材料的大规模化合成及自支撑电极的制备：

首先，纳米硅粉、蔗糖、多壁碳纳米管分散液和CMC水溶液按一定比例混合，并通过超声和搅拌处理，以确保均匀分散。接着，利用喷雾干燥机将混合物干燥成前驱体微球。随后，在氩气气氛下，通过高温煅烧使其转化为最终的微球形Si/MWCNT@C材料，煅烧后材料颜色由浅黄色转变为黑色。该材料被命名为CNT_xSi_yC_z，其中x、y和z分别表示多壁碳纳米管、硅纳米颗粒和蔗糖的添加量。将所制备的Si/MWCNT@C材料与单壁碳纳米管混合，通过抽滤一步制备得到自支撑电极。

经过喷雾干燥及高温热解，Si/MWCNT@C材料的SEM显示为硅碳复合材料呈现微球状结构。由于纳米硅颗粒与MWCNT的堆积，微球呈现出多孔结构，这提供了更大的电解液浸润面积。此外，硅颗粒与MWCNT附着紧密，MWCNT可以在颗粒内部形成良好的导电网络。微球的这两种特征结构将能缩短Li⁺的扩散路径，提高材料导电性，有利于快速进行电化学过程。

针对各类负极材料的产业化技术与国内外市场状况，中国粉体网将于2025年6月24-25日在安徽·合肥举办第二届硅基负极材料技术与产业高峰论坛暨2025CVD硅碳负极材料前沿技术论坛。旨在为负极材料产业链上中下游企业搭建深度交流的平台，开展产、学、研合作，助推负极材料行业持续健康发展。届时，四川大学王延青研究员将作题为《超长碳纳米管的单分散及其在硅碳负极中的应用研究》的报告。

专家简介：

王延青，博士，四川大学特聘研究员。入选四川大学“双百人才工程”B计划，日本学术振兴会（JSPS）外国人特别研究员。主要从事碳纳米管（CNT）、超长碳纳米管和石墨烯（Graphene）材料的研究工作。主要开展了物理化学修饰、规模化单分散技术开发、导电浆料量产以及其力、热、电等多功能性能研究，含导热、电磁屏蔽/吸波、储能等。获科研成果奖12项，其中包括山东省科技进步一等奖、国家优秀自费留学生奖学金、中国专利优秀奖等。

参考来源：

王延青团队ACS AMI：Enhancing Lithium-Ion Batteries with a 3D Conductive network Silicon-Carbon Nanotube Composite Anode

（中国粉体网编辑整理/苏简）

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