本文标题提到的海外材料厂，即为大洲电子材料有限公司（Daejoo Electronic Materials Co., LTD），它成立于1981年，总部位于韩国，是一家专注于电子材料的开发及生产制造的企业。早期主要是开发环氧绝缘材料，该公司所开发的陶瓷膏体、荧光粉、高分子材料等，在各领域里具有一流的水平。目前，大洲电子材料有限公司在中国大陆（上海、青岛和东莞）、台湾和美国均有办事处和工厂。为了迎合当下和未来市场的需求，大洲开发了许多新的产品，包括用于芯片元件、太阳能电池、传感器、开关等的电子元件用导电浆料，LED荧光粉和聚合物材料，此外，大洲电子材料有限公司还在努力开发锂离子电池负极材料（氧化亚硅）、石墨烯氧化物和OLED材料，在对应的领域占有一席之地。
大洲电子氧化亚硅介绍
硅材料具有与石墨相似的电压特性，同时具有高的储锂比容量。目前硅基材料的主要研究/应用形式包括纯Si、氧化亚硅、硅碳和硅合金。相对而言，氧化亚硅和硅碳更为成熟一些。其中，理论氧化亚硅的比容量约为2100mAh/g，市场上开发的氧化亚硅比容量大致集中在1300-1700mAh/g。氧化亚硅在首次嵌锂过程会生成氧化锂和硅酸锂等不可逆产物，因此首次库伦效率一般低于纯Si。但是嵌锂过程生成的氧化锂和硅酸锂等产物可作为缓冲基质，减缓材料在充放电过程中的体积膨胀，因此氧化亚硅材料的循环性能普遍优于纯Si材料。
目前大洲电子开发的硅基材料即为氧化亚硅，主要产品分早期氧化亚硅（DSO）和高首效氧化亚硅（DMSO），其中高首效氧化亚硅产品主要是通过掺Mg来实现首效的提升。
表1、大洲氧化亚硅产品的主要理化参数。
DSO
DMSO
硅晶粒尺寸
＜10nm
＜15nm
中值粒径
1-6um
1-6um
BET
5-25m2/g
5-25m2/g
氧含量
34-36wt%
25-35wt%
碳含量
2-7wt%
2-7wt%
首次充电比容量
2000-2100mAh/g
1600-1800mAh/g
首次放电比容量
1500-1600mAh/g
1300-1500mAh/g
首次库伦效率
74-76%
80-85%
通过搜索专利和文献，我们大概可知大洲高首效氧化亚硅的制备工艺是将Si/SiO2粉末原料和Mg一起加热进行蒸发，通过发生均相气相反应合成掺Mg的硅复合氧化物，然后在进行化学气相沉积反应实现氧化物表面包覆无定型碳。该技术的难点在于首效提高，但是放电容量降低，Mg和氧化亚硅的反应很快，导致氧化亚硅快速歧化成Si和SiO2，Si晶体快速增加到几十纳米，造成循环寿命降低。
根据Mg-Si-O体系的区域稳定图和Mg-Si-O平衡相图，推测以上过程中Mg金属主要参与的化学反应如下：
SiO2(s)+ 2Mg(g)= 2MgO(s)+ Si(s)
2SiO2(s)+ 2Mg(g)= Mg2SiO4(s)+ Si(s)
SiO2(s)+ 2/3Mg(g)= 2/3MgSiO3(s)+ Si(s)
图1、Mg-Si-O体系的区域稳定图。
对于基于SiO2和Mg发生镁热反应制备多孔Si产物而言，其中的MgO、Mg2SiO4和MgSiO3甚至是Mg2Si（以上未列出）是副产物，需要用酸进一步处理除去，而DMSO产品中仍然有硅酸镁，显然在制备工艺上与多孔Si有所不同。硅酸镁的存在，能形成具有和氧化锂和硅酸锂类似功能的缓冲介质，提升材料的循环性能。
DMSO
单品性能
混合品：DMSO+石墨
DMSO添加量：5wt%
DMSO添加量：10wt%
DMSO添加量：15wt%
DMSO添加量：25wt%
初始充电容量（mAh/g）
1715
435
500
570
700
初始放电容量（mAh/g）
1410
400
450
500
610
初始库伦效率（%）
82
92
90
88
87
循环寿命（容量保持率%）
90@50循环
97@100循环
95@50循环
95@50循环
90@50循环
表2、典型的DMSO负极材料电化学性能
表2所示，DMSO和石墨的添加量越大，混合品的容量越高，但同时材料整体的首效越低，因此在实际使用过程中，需要进一步权衡。
据笔者了解，氧化亚硅匹配石墨的负极材料，短期内有望实现批量应用的克容量为400-450mAh/g。当然，由于量产之前总有一段时间的技术储备，因此不少厂家在研的氧化亚硅匹配石墨克容量高达500-650mAh/g。目前，以大洲电子高首效氧化亚硅材料DMSO匹配石墨作为负极材料，以三元材料作为正极材料，这种体系的全电池的循环达到1200次寿命问题不大。当然，它也存在不少问题，比如循环前期容量保持率衰减较快，极片的膨胀依然较大。这其中的原因需要广大同行进一步去分析研究，以便对其实施改性。
小结
常规首效的氧化亚硅匹配石墨体系的电池效率低，正极容量损失率高，因此选用高首效氧化亚硅匹配石墨，在同等能量密度下，可做到正极材料添加量更低，降低电池整体成本。通过对氧化亚硅进行掺Mg提升首效，是当前从材料端提升首效的主流方式之一。虽然目前高首效氧化亚硅在应用过程中还有不少问题，但是只要电池厂和材料厂共同配合，一定能突破根本难题。未来氧化亚硅单品的首效做到90%甚至更高，并实现批量应用，并不是不可能的。
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