中文字幕一级黄色A级片|免费特级毛片。性欧美日本|偷拍亚洲欧美1级片|成人黄色中文小说网|A级片视频在线观看|老司机网址在线观看|免费一级无码激情黄所|欧美三级片区精品网站999|日韩av超碰日本青青草成人|一区二区亚洲AV婷婷

摘 要：在眾多鋰離子電池負(fù)極材料中，硅由于其超高的理論容量（4200mA?h?g-1），被認(rèn)為是下一代高能量密度電池最有前途的負(fù)極材料。然而，硅基材料在循環(huán)中較大的體積效應(yīng)，限制了其電化學(xué)性能的發(fā)揮，并極大地阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。研究表明，硅/碳復(fù)合負(fù)極材料能夠有效緩解硅的體積膨脹，提升導(dǎo)電性，從而提高硅基負(fù)極的穩(wěn)定性和電池的循環(huán)壽命。然而，實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性的批量生產(chǎn)仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。由于化學(xué)氣相沉積法（CVD）可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量沉積，且工藝簡(jiǎn)單，因此在制備硅/碳負(fù)極材料中得到廣泛應(yīng)用。從沉積硅、沉積碳和沉積硅/碳三個(gè)方面展開綜述了化學(xué)氣相沉積法在鋰離子電池硅/碳負(fù)極中的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹了其設(shè)計(jì)策略和電池性能。最后，給出了硅基負(fù)極的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景。 

關(guān)鍵詞：硅/碳負(fù)極；化學(xué)氣相沉積法；鋰離子電池；硅基負(fù)極；電化學(xué)性能；硅；負(fù)極材料

電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)是一種高效、靈活的新型能源儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換技術(shù)。1991年，索尼公司成功將鋰離子電池商業(yè)化。自此之后，鋰離子電池就成為手機(jī)、電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品的主要電源，并在電動(dòng)汽車、電網(wǎng)儲(chǔ)能等領(lǐng)域迅速發(fā)展。當(dāng)前，鋰離子電池朝著更高能量密度、更多使用場(chǎng)景、更長(zhǎng)循環(huán)壽命、更安全的方向發(fā)展。因此，必須開發(fā)高容量電壓正極和高容量低電壓負(fù)極。在眾多負(fù)極材料中，硅負(fù)極因理論比容量高、脫鋰電位低、原料易于獲得等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是下一代高能量密度電池最有前途的負(fù)極材料。然而，硅負(fù)極在鋰化過程中會(huì)出現(xiàn)劇烈的體積膨脹（>300%）。這種巨大的體積變化使得硅顆粒承受巨大的拉伸應(yīng)力，會(huì)導(dǎo)致硅顆粒的斷裂和粉化，進(jìn)而導(dǎo)致材料表面固態(tài)電解質(zhì)界面膜的反復(fù)開裂、形成和增厚，加快了電解液的消耗，嚴(yán)重降低電池的循環(huán)壽命。為了解決上述問題，研究者開展了大量工作，包括硅的納米化、硅碳復(fù)合、黏結(jié)劑優(yōu)化、電解液添加劑等。其中，硅/碳復(fù)合已經(jīng)被證明是最有前途的策略。

在硅/碳復(fù)合負(fù)極材料中，碳能夠?yàn)楣铇?gòu)建強(qiáng)大的機(jī)械支撐和保護(hù)，減輕體積膨脹引起的機(jī)械應(yīng)力，同時(shí)提供快速的電子傳輸通道。常見的硅/碳復(fù)合負(fù)極材料制備方法包括機(jī)械球磨法、噴霧干燥法和化學(xué)氣相沉積法（Chemical Vapor Deposition，CVD）等。機(jī)械球磨法通過塊體材料與旋轉(zhuǎn)球的碰撞將其粉碎成細(xì)小顆粒，工藝簡(jiǎn)單，成本較低，但顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重。此外，過度研磨會(huì)破壞石墨的結(jié)晶度和表面，進(jìn)而導(dǎo)致副反應(yīng)。噴霧干燥法則是利用加熱氣體快速干燥液體溶液以制造干粉，簡(jiǎn)便連續(xù)，可擴(kuò)展，但這種方法能耗高，并且對(duì)儀器要求較高。CVD 法則是通過 加熱或等離子體等能量分解氣態(tài)前驅(qū)體來生產(chǎn)高純度固體材料。這種方法對(duì)于設(shè)備要求相對(duì)較低，工藝簡(jiǎn)單可控，可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量沉積；同時(shí)可擴(kuò)展性強(qiáng)，易于工業(yè)化生產(chǎn)。利用 CVD 法制備的硅/碳負(fù)極材料通常具有較高的首次充放電效率和良好的循環(huán)穩(wěn)定性，展現(xiàn)出了巨大的發(fā)展前景。因此，自1995年，WILSON 等首次利用 CVD 法制備了硅/碳負(fù)極材料以來，CVD 法在硅/碳負(fù)極的制備中得到了長(zhǎng)足發(fā)展和廣泛應(yīng)用。 

本文從沉積硅、沉積碳和沉積硅/碳三個(gè)方面展開綜述，重點(diǎn)介紹各種 CVD 法制備的硅/碳復(fù)合負(fù)極材料的設(shè)計(jì)策略，并對(duì)電池性能進(jìn)行比較和分析。最后，介紹了目前硅基負(fù)極的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀，并給出了硅基負(fù)極的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景。

1 沉積硅 

在 CVD 法沉積硅的過程中，硅烷（如 SiH4）是常用的硅前驅(qū)體，天然石墨、人造石墨（Artificial Graphite, AG）等是常見的碳基底材料。在這一過程中，碳基底暴露在氣態(tài)硅烷中，在 500～650℃ 的高溫或等離子體的能量作用下，硅烷分解，從而將硅沉積到碳材料表面。其反應(yīng)原理如式（1）所示。 

SiH4→Si+2H2 （1）

最早，CVD法被用來制備一維的硅納米線 （Silicon Nanowires, Si NWs）。Si NWs 可以適應(yīng)較大的體積變化，而不會(huì)發(fā)生斷裂，從而提高電極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電池的循環(huán)穩(wěn)定性；Si NWs 還具有直接的一維電子通路，可實(shí)現(xiàn)高效的電荷傳輸，從而提高倍率性能。進(jìn)硅負(fù)極交流群，請(qǐng)加微信：shimobang。LAIK 等率先通過 CVD 法合成了直徑為 200～300nm 的 Si NWs，且 Si NWs 作為負(fù)極材料，展現(xiàn)出了較低的脫鋰電位和較好的鋰存儲(chǔ)性能。接著，研究者們利用 CVD法制備了多種多樣的硅碳復(fù)合負(fù)極材料。例如，KIM 等通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法和射頻磁控濺射法制備了硅化銅包覆的石墨負(fù)極材料。從掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope, SEM）和 X 射線光電子能譜（X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS）的分析結(jié)果可知，直徑約為 30nm 的硅化銅顆粒包覆在石墨表面。銅提高了硅本身的導(dǎo)電性，硅化銅則能夠緩解硅的體積變化。相比于石墨和硅包覆的石墨，硅化銅包覆的石墨表現(xiàn)出更高的可逆容量和更好的循環(huán)性能。 

中間相炭微球（ Meso Carbon Microbeads, MCMB）也是一種典型的人造石墨材料，通常具有較高的振實(shí)密度和較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。與天然石墨相比，MCMB 具有更快的鋰離子擴(kuò)散速率和倍率性能，但理論比容量較低，實(shí)際應(yīng)用受限。因此，XIE等利用 CVD 法制備了 MCMB/Si 復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)，可以通過溫度調(diào)控復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響其電化學(xué)性能。在 500℃ 下制備的 MCMB/Si 復(fù)合負(fù)極具有更強(qiáng)的相互作用力，顯示出更高的可逆容量和更好的循環(huán)穩(wěn)定性。更進(jìn)一步地，如圖 1a 所示，通過 CVD 法，不同厚度的非晶硅（Amorphous Silicon, a-Si）納米殼被均勻包覆在 MCMB 上。通過調(diào)整反應(yīng)時(shí)間，可以靈活地控制 a-Si 殼的厚度。當(dāng)沉積時(shí)間為 90min 時(shí)，a-Si 殼的厚度大約為 15nm，硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為 4.7%。這種新穎的 AG@a-Si復(fù)合負(fù)極材料綜合了微米級(jí) MCMB 和納米 Si 的優(yōu)勢(shì)，展現(xiàn)出了良好的電化學(xué)性能。在 1.3A?g-1 的電流密度下，AG@a-Si-90min 展現(xiàn)出了 384mA?h?g-1 的初始比容量和 93.8% 的高初始庫(kù)倫效率，在循環(huán)200次后，具有 83% 的容量保持率。

除了將硅納米層包覆在石墨表面，還可以通過CVD 法將硅嵌入石墨內(nèi)部。CHOI 等將瀝青包覆的硅納米層嵌入石墨，如圖 1(b)所示。碳化的石墨可以提升電子電導(dǎo)率，改善導(dǎo)電性能；而瀝青機(jī)械強(qiáng)度高，工藝成本低，可以緩解硅鋰化時(shí)發(fā)生的嚴(yán)重體積膨脹，承受體積變化產(chǎn)生的高應(yīng)力，從而減少副反應(yīng)，改善循環(huán)性能。原位透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscopy，TEM）表明，瀝青包覆的硅納米顆粒（SGCpitch）在電化學(xué)鋰化過程中不會(huì)開裂，而傳統(tǒng)的乙炔包覆的硅納米粒子則會(huì)出現(xiàn)涂層斷裂的現(xiàn)象。SGCpitch還展現(xiàn)出了更小的電荷轉(zhuǎn)移阻抗（圖 1(c)）。在 0.5C 電流密度下，SGCpitch 在循環(huán)200圈后，容量保持率達(dá) 81.9%。總的來說，CVD 法沉積硅可以在石墨表面或內(nèi)部均勻沉積納米級(jí)的高純度硅。納米硅具有高鋰離子反應(yīng)活性，能夠提供高的容量，而石墨作為緩沖基質(zhì)，可以適應(yīng)硅的體積膨脹，二者復(fù)合有利于提升硅/碳復(fù)合負(fù)極材料的電化學(xué)穩(wěn)定性。

2 沉積碳 

針對(duì)硅的體積膨脹問題，研究者們已經(jīng)做了大量的工作，比如將硅的尺寸降低到納米尺度來減輕應(yīng)力/應(yīng)變，進(jìn)而防止裂紋的發(fā)展，提高硅負(fù)極的穩(wěn)定性。然而，納米硅振實(shí)密度低，電池體積能量密度難以滿足需求。研究表明，將硅與商用的碳材料進(jìn)行復(fù)合能夠減少非活性物質(zhì)（導(dǎo)電劑和黏結(jié)劑）的用量，提升振實(shí)密度，有效緩解硅的體積變化。在用 CVD 法沉積碳的過程中，常見的碳源包括甲苯、乙炔、乙醇、甲烷等。 

已經(jīng)有一系列利用 CVD 法制備核-殼結(jié)構(gòu)的硅/碳復(fù)合負(fù)極材料。硅作為核，碳作為殼，通過調(diào)控核殼的比例可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料性能的優(yōu)化。例如，XU 等以甲苯為碳源，通過 CVD 法在 800℃ 下反應(yīng) 30min，在介孔硅納米纖維上包覆了碳。在 CVD 過程中，硅晶體進(jìn)一步生長(zhǎng)，導(dǎo)致體積收縮，部分孔隙體積也被碳涂層占據(jù)，這使得材料的比表面積和總孔隙體積變小。進(jìn)硅負(fù)極交流群，請(qǐng)加微信：shimobang。碳包覆的硅納米纖維在 0.2C 的電流密度下循環(huán)100圈后，可逆比容量達(dá)到 1141 mA?h?g-1。如圖 2(a)所示，GUO 等先利用噴霧干燥法制備了 Si/C 微球，然后利用 CVD 法在其表面沉積了整個(gè)碳?xì)ぁＬ細(xì)つ苡行Х乐辜{米硅表面暴露在電解液中，并降低 Si/C 微球之間的應(yīng)力。該復(fù)合負(fù)極在-20、25 和 55℃ 下都展現(xiàn)出了出色的循環(huán)穩(wěn)定性，在 25℃ 下以 0.5C 的電流密度循環(huán)500圈后仍然具有 1.91mAh cm-2 的容量（圖 2(b)）。與之類似，HE 等也利用噴霧干燥法和 CVD 法，在硅納米顆粒上包覆了超薄且厚度均勻的 V2O3 和 C 雙層包覆層。雙層包覆層不僅通過緩沖體積膨脹和防止電解液滲入，確保 Si 納米粒子具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而且還能在不同的鋰化狀態(tài)和不同的循環(huán)過程中保持穩(wěn)定的界面電阻。 

HAN 等利用氧化鋁（Al2O3）輔助的 CVD 法，以乙醇為前驅(qū)體，在相對(duì)較低的溫度（700℃）將超薄石墨碳（Graphitic Carbon，GC）原位生長(zhǎng)在多孔硅上。作為新型鈍化層，GC 的厚度可被控制到 2nm，因此顯示出高度穩(wěn)定的電解質(zhì)電阻和較高的離子、電子電導(dǎo)率。此外，在 CVD 過程中，Si 表面一層被氧化成二氧化硅（SiO2），能夠有效緩解 Si 顆粒在體積膨脹過程中的應(yīng)力，顯著增強(qiáng)了顆粒結(jié)構(gòu)和 SEI 的穩(wěn)定性。該復(fù)合負(fù)極在 1A g-1 的電流密度下循環(huán)600圈后仍然展示出 1024mA?h?g-1 的比容量。此外，HUANG 等結(jié)合冷凍干燥和 CVD 工藝制備了多孔硅-石墨烯-碳（silicon-graphene-carbon，SGC）復(fù)合材料。該復(fù)合負(fù)極在 0.25C 下循環(huán)100圈后仍具有 1465 mA?h?g-1 的比容量和 81.3% 的容量保持率。 

除了上述核-殼結(jié)構(gòu)的硅/碳負(fù)極材料外，蛋黃殼結(jié)構(gòu)的硅/碳負(fù)極也引起了廣泛關(guān)注。硅被密封在保形、薄、自支撐的碳?xì)?nèi)，并通過各種方法在硅顆粒和碳?xì)ぶg留有空隙。空隙允許硅顆粒在不破壞碳?xì)さ那闆r下自由膨脹，從而構(gòu)建穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面層。與以往報(bào)道的文獻(xiàn)大多采用有毒的氫氟酸選擇性蝕刻 SiO2 犧牲層不同，ZHANG 等乙炔為碳源，采用 CVD 法在 CaCO3@Si 顆粒外包覆了不同厚度的碳層，然后用稀鹽酸去除 CaCO3 犧牲層來形成空隙（圖 2(c)）。這種方法綠色簡(jiǎn)便，優(yōu)化的復(fù)合負(fù)極材料在循環(huán) 200 圈后仍具有 1100mA?h?g-1 的可逆比容量（圖 2(d)）。 

此外，還可以將硅與催化 CVD 法制備的碳納米管（Carbon Nanotubes，CNTs）或碳納米纖維 （Carbon Nanofibers，CNFs）進(jìn)行復(fù)合。一方面，連續(xù)碳基體可以構(gòu)建連續(xù)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提升電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；另一方面，硅嵌入碳基體內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)了與電解液的完全隔離，CNTs 或 CNFs 也可以抑制硅的開裂，并保持其完整性。例如，JIN 等采用催化 CVD 法制備了多孔硅-碳納米纖維（Porous Si-Carbon Nanofibers，pSi-CNF）復(fù)合材料，直徑為 5～40nm 的 CNFs 均勻地包覆在 pSi 表面，pSi-CNF 粒徑在 5～20μm。電化學(xué)性能測(cè)試表明，優(yōu)化的 pSi-CNF 在 0.2 A?g-1 的電流密度下循環(huán)100次后，容量保持率為 74%。

3 沉積硅/碳 

氣相沉積硅/碳方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好、適合工業(yè)化生產(chǎn)，因而得到了廣泛研究。具體而言，可以分為包覆式結(jié)構(gòu)和嵌入式結(jié)構(gòu)。早在2010年，MAGASINSKI 等就采用高純 SiH4 和丙烯 （C3H6）為硅源和碳源，利用 CVD 法，先在退火炭黑顆粒表面合成硅納米粒子，進(jìn)而在沉積碳的過程中自組裝成大孔球形顆粒（圖 3(a)）。硅納米顆粒的尺寸可以通過 CVD 沉積時(shí)間以及沉積系統(tǒng)中的壓力和溫度調(diào)控。退火炭黑純度高、成本低、結(jié)構(gòu)開放、比表面積高，能夠?yàn)楣璧某练e提供多個(gè)反應(yīng)位點(diǎn)。這種自下而上的組裝方法過程簡(jiǎn)單、成本低、適用性廣。合成的硅/碳復(fù)合材料容量高、性能穩(wěn)定，進(jìn)硅負(fù)極交流群，請(qǐng)加微信：shimobang?？赡姹热萘扛哌_(dá) 1950 mA?h?g-1，并且能夠穩(wěn)定循環(huán)100圈以上（圖 3(b)）。與之類似，還可以采用石墨或熱解金屬有機(jī)框架（Metal-Organic Frameworks，MOFs）為沉積硅的基體。例如，LIU 等以氯甲基硅烷（(CH3）xSiCl4-x, x = 1,2,3）、乙炔（C2H2）為硅源和碳源，利用 CVD 法先在石墨表面生長(zhǎng)硅納米線，氯甲基硅烷中的 C、Cl 和 H 也在這一過程中去除，最后進(jìn)行碳包覆，得到了碳/硅納米線/石墨微球（C/SiNW/GM）復(fù)合負(fù)極。該復(fù)合負(fù)極在 0.2C 下循環(huán)100圈后仍展現(xiàn)出 580 mA?h?g-1的比容量。 

此外，電極制造通常需要采用壓延工藝改善顆粒間的電接觸，增加活性物質(zhì)和集流體之間的附著力，并提高能量密度。但是在壓延過程中，納米結(jié)構(gòu)往往因無法承受過高的機(jī)械壓力而破裂，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的失效。為了解決這個(gè)問題，如圖 3(c)所示，CUI 等首先通過微乳液法將硅納米顆粒合成微型硅簇，然后用 CVD 法在每個(gè)硅簇的外表面封上一層致密的硅殼，并通過催化 CVD 法在硅殼外進(jìn)一步包覆石墨烯。復(fù)合負(fù)極的振實(shí)密度達(dá)到 0.79g?cm-3。壓延后，其接觸和體積能量密度都得到了改善。尤其是包覆了 200nm 硅殼的復(fù)合材料，即使在壓延過程中經(jīng)受 100MPa 的極高壓力，也能夠很好地保留其顆粒的結(jié)構(gòu)和形狀。得益于多孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和具有良好導(dǎo)電性、柔韌性的石墨烯籠，該復(fù)合負(fù)極展現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性，與鈷酸鋰（LiCoO2）正極匹配后，在 1.4mA?cm-2 電流密度下循環(huán)100圈后仍保持 2.1mA?h?cm-2 的面容量（圖 3(d)）。

另一種典型的結(jié)構(gòu)則是嵌入式，即將納米尺度的硅嵌入石墨或其他穩(wěn)定的基質(zhì)中。例如，CUI 等以 SiH4 和 C2H2 為原料，利用 CVD 法制備了硅納米層嵌入的石墨/碳混合材料（Si-nanolayer-embedded Graphite/Carbon hybrids，SGC）。如圖 4(a)所示，在 CVD 過程中，氣相 SiH4 和 C2H2 很容易吸附并滲透到原始石墨表面及其內(nèi)部孔隙之下，從而形成均勻的硅和碳包覆層。硅納米層既在石墨顆粒上，也在其內(nèi)部孔隙下，這大大提高了能量密度（圖 4(b)）。SGC 具有 92% 的高初始庫(kù)倫效率，在循環(huán)100圈后具有 96% 的容量保持率。制備的 LiCoO2|SGC 全電池能量密度高達(dá) 104 Wh?l-1，能夠穩(wěn)定循環(huán)100圈。在此基礎(chǔ)上，KIM 等進(jìn)一步設(shè)計(jì)了邊緣活化石墨（Edge-activated Graphite，EAG）和硅/邊緣活化石墨（Si/Edge-activated Graphite，SEAG）復(fù)合材料。如圖 4(c)所示，在 1000℃ 高溫下，鎳納米粒子沿邊緣平面穿透石墨，起到了催化劑和活化石墨邊緣的作用。高分辨率透射電子顯微鏡和循環(huán)伏安法測(cè)試表明，相比于原始石墨，EAG 具有更多的電化學(xué)活性位點(diǎn)和更高的鋰離子傳輸速率。在隨后的 CVD過程中，非晶硅納米層被均勻嵌入 EAG 中。得益于新穎的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改善的動(dòng)力學(xué)性能，SEAG 具有 93.8% 的高初始庫(kù)倫效率，循環(huán)50圈后容量保持率達(dá)到 99.3%，還展現(xiàn)出了優(yōu)越的倍率性能。近期，SUNG 等將亞納米尺度（<1nm）的硅嵌入基體材料中，并揭示了 CVD 過程中 C2H4 對(duì)于硅生長(zhǎng)的抑制機(jī)制。密度泛函理論計(jì)算結(jié)果表明，SiH4 分解產(chǎn)生的 SiH3 優(yōu)先與 C2H4 而非 SiH4 反應(yīng)，因此 C2H4 的存在可以抑制硅的持續(xù)成核增長(zhǎng)，起到了硅生長(zhǎng)抑制劑的作用。

4 總結(jié)與展望 

硅/碳負(fù)極由于結(jié)合了硅基負(fù)極和碳基負(fù)極的優(yōu)點(diǎn)，是目前鋰離子電池負(fù)極材料的研究熱點(diǎn)，并在實(shí)際應(yīng)用方面取得了一定成果。硅/碳負(fù)極已經(jīng)從第一代納米硅/碳、第二代硅氧（或預(yù)鋰化硅氧）發(fā)展到如今的第三代氣相沉積硅/碳，有望成為動(dòng)力電池性能提升的新機(jī)遇、新賽道。2023年也被稱為硅/碳負(fù)極的元年。目前，第三代氣相沉積硅/碳通常采用生物質(zhì)類、石油原料、高分子等作為碳基體，經(jīng)物理活化、化學(xué)活化等方法賦予碳基體良好的多孔結(jié)構(gòu)，進(jìn)而通過 CVD 法沉積硅以制備硅/碳負(fù)極材料。CVD 法制備硅/碳復(fù)合負(fù)極材料由于具有生產(chǎn)流程短、簡(jiǎn)單易操作、理論成本低等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是大規(guī)模制備高容量硅/碳負(fù)極最有應(yīng)用前景的方法，因而得到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。中國(guó)已有70余家企業(yè)開展了氣相沉積硅/碳的產(chǎn)業(yè)化研究，但美國(guó)的 Group 14 等公司在氣相沉積硅/碳產(chǎn)業(yè)化方面布局較早，掌握較多專利。 

然而，CVD 法制備硅/碳負(fù)極材料仍然存在一些問題。就沉積硅而言，在硅烷分解過程中，硅原子的生長(zhǎng)機(jī)制可以分為同質(zhì)形核和異質(zhì)形核，而同質(zhì)形核的硅會(huì)導(dǎo)致形成一定比例的游離的硅納米顆粒，進(jìn)而導(dǎo)致電化學(xué)性能的惡化。如何促進(jìn)硅原子的異質(zhì)形核、抑制硅原子的同質(zhì)形核是亟需解決的問題。就沉積碳而言，必須保證碳包覆的完整性才能阻止硅和電解液的持續(xù)反應(yīng)，這一點(diǎn)經(jīng)常在文獻(xiàn)中被忽略。就沉積硅/碳而言，現(xiàn)有材料的比容量依舊較低，還有很大的提升空間。 

目前 CVD 法沉積硅/碳材料技術(shù)在在規(guī)模化拓展方面也面臨一些問題。在多孔碳的選型方面，不同應(yīng)用場(chǎng)景下，對(duì)碳骨架的孔徑、孔容和孔隙率等要求截然不同，但是目前常用的實(shí)驗(yàn)方法不夠高效、測(cè)試方法不夠準(zhǔn)確、選型標(biāo)準(zhǔn)不夠明確。未來可以借助理論計(jì)算、AI 等手段優(yōu)化碳骨架的選型和制備工藝。在原料方面，硅烷本身極度危險(xiǎn)，氣相沉積硅/碳對(duì)于硅烷的純度要求極高，這也導(dǎo)致成本的增加。未來需要進(jìn)一步優(yōu)化高純硅烷的制備方法，從而降低成本。在沉積設(shè)備方面，現(xiàn)有的設(shè)備以回轉(zhuǎn)窯和沸騰爐為主，但回轉(zhuǎn)窯沉積效率較低，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下；沸騰需要滿足高度密閉和高氣壓條件。未來還需要開發(fā)定制化的生產(chǎn)設(shè)備，以滿足行業(yè)需要。 

總的來說，未來氣相沉積硅/碳需要進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，并對(duì)產(chǎn)品的電化學(xué)性能進(jìn)行高效準(zhǔn)確評(píng)估。隨著 CVD 法制造工藝的成熟和相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新，以及硅/碳負(fù)極材料市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，CVD 法規(guī)模化制備硅/碳負(fù)極材料的成本將逐漸下降，未來 CVD 法沉積硅/碳復(fù)合負(fù)極材料會(huì)得到更大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用。