日前，由苏州中材非金属矿工业设计研究院公司（简称苏非有限）研制的国内首台“气相沉积包覆硅基负极材料”的工业级连续回转窑正式上线。这一突破标志着国内在下一代锂电池负极材料工业化生产上获得了重大进展。
日前，由苏州中材非金属矿工业设计研究院公司（简称苏非有限）研制的国内首台“气相沉积包覆硅基负极材料”的工业级连续回转窑正式上线。这一突破标志着国内在下一代锂电池负极材料工业化生产上获得了重大进展。
作为新能源年代的核心能源储存装置，锂电池一直是科技界关注的焦点之一。然而，传统的锂离子电池负极材料存在着容量低、循环寿命短等问题，没办法满足大家对高性能电池的需要。作为替代品，硅基负极材料具备高容量和优秀的循环寿命特质，被广泛觉得是将来锂电池的进步方向。
然而，因为硅基负极材料在充放电过程中会出现体积膨胀和缩短的问题，给电池的稳定性和安全性带来了挑战。此前，国内在硅基负极材料制备方面一直受制于制备窑炉的工业化难点，制约了国内在该范围的进步。
苏非有限通过多年的研究和实践，在气相沉积技术方面获得了重大突破。他们成功研制出了国内首台“气相沉积包覆硅基负极材料”的工业级连续回转窑，并将它投入生产。据了解，这一窑炉的生产规模达到了每年1500吨，填补了国内硅基负极材料制备窑炉工业化的空白。
01 国家需要什么，大家就研究什么
伴随新能源汽车的兴起，动力电池负极材料需要量日益增加，怎么样在满足生产的同时，达到提升材料性能和节能降耗目的呢?硅基负极材料则是下一代锂电池理想的负极材料，通过该制备窑炉提取制备的硅基负极材料，比传统新能源石墨负极材料电容量提高近10倍，可满足下一代新能源汽车续航里程能力、迅速充电、电池稳定性的高标准需要。现在海量头部锂电池厂商已经开始布局这一范围。因为硅基负极材料的制备需要经过长期极高温度处置很复杂工艺加工过程，对控制温度、气体流速、安全保护等都有着严格标准。此前，仅有少数海外厂商学会硅基负极材料生产装备技术，且依旧存在生产弊病。
“大家是非金属矿行业的国家队，对国家新能源将来进步策略要有支撑，国家需要什么大家就研究什么，不可以让外国公司卡住脖子。”苏非有限总经理助理兼装备事业部总经理程星坚定的说。苏非有限作为1959年的老院，有着65年历史，是国内非金属矿行业集试验研究、工程设计、装备研制与集成、高性能矿物材料加工为一体的高新技术企业。
02 努力攻坚克难，突破卡脖子技术
出色的设计策略不能离开一群“宝藏”设计师。2023年初成立的“硅基负极材料制备窑炉”攻坚团队中，年龄最长的57岁，最小的仅有25岁，是由技术专家和业务骨干组成，该团队为了突破硅基负极材料制备的设计制造技术，在既没设计规范、设计程序，也没设计经验的困难条件下，开始踏上自主研发的艰辛征途。
“我当年开发国内第一台大型高温间歇式回转窑，还有三年我就快退休了，这次我要和大伙一块再搞出来一个新型窑炉。”团队经营最丰富的技术专家赵育华表示，他携带大伙铆着一股劲，要把这块“硬骨头”啃下来。
硅基负极材料制备窑炉工艺复杂，设施直径大、氛围控制精度需要高，不少传统仪器都经受不了如此恶劣工艺条件考验。从工艺设计到机械设计，再到改造试验装置，都是一项很庞大复杂的系统工程。为了了解学会高温窑炉内氛围与材料的最好工艺条件，赵育华和程星、王庆安、臧宇、张国义、刘若涵反复多次调整试验策略，随着着调试工作正式开始，试验开始后，窑炉温度表缓慢上升到1000摄氏度，窑炉内易燃易爆气体不断冲击炉膛。伴随气体流量不断增大，忽然，砰的一声，接着传感器开始警报，所有人的心都紧张起来...
历程了一次次失败，攻坚团队攻克了一道道难关，摸清一个又一个数据，不断积累成功的经验。历经200天不眠之夜，上万次设计实验，全力攻克各项重点试验难关。到2024年初，设施一次通电试运成功，突破“卡脖子”重点核心设施技术瓶颈，成为推进新能源装备制造业优质进步，建设制造强国的要紧举措。
赵育华自信地介绍，大家团队达成了五大突破，一是在密封方法上，自行研发的专利密封技术;二是设施内氧气含量小于百万分十，基本上隔绝了氧气;三耐高温考验，可长期耐受1000℃-1100℃正常稳定生产;四是设施内部控制愈加精确;五是设立6大安全保障系统确保安全运行。
苏非党委书记、董事长张韬自豪的说，“该技术不只打破了海外对硅基负极材料窑炉的垄断，突破了国内工业化“卡脖子”难点，显著推进整个硅基负极材料的进步，更有力推进新能源汽车产业链的优质进步，有效帮助国内双碳目的达成。现在已成功在行业内进行推广应用。”
03 担当“国之大者”，塑造“国之大材”
苏非有限专业从事非标窑炉设计，潜心矿物功能材料、化工材料、环保突破性研发工作60余载，拥有热工、机械、智能化控制、环保等全专业人才，拥有雄厚的技术研发能力，和窑炉设计、施工、调试经验，已获得36项有关专利，拟定多项标准。面对日益多元的市场需要，苏非有限的进步的道路也日渐明确。
苏非有限党委副书记、总经理孔建军表示，下一步，公司将锚定新能源电池材料赛道，致力于新技术、新工艺、新装备的开发与应用，担当“国之大者”，塑造“国之大材”为新能源产业进步贡献苏非力量。将来，苏非有限将持续瞄准窑炉先进技术的进步方向，把不断提升商品水平和服务水平作为进步目的，在绿色低碳进步、可持续进步的年代行稳致远。
这一突破对国内锂电池产业的进步具备要紧意义。硅基负极材料具备更高的储能密度和更长的循环寿命，有望推进锂电池的性能提高和应用拓展。苏非有限研制成功的这一工业级连续回转窑的上线，为国内锂电池负极材料的工业化生产打开了大门，或有助于国内在新能源范围的技术革新和产业升级。
