為什么鋰離子電池使用硅碳作為負(fù)極材料?
來源：寶鄂實業(yè)
2019-12-14 21:58
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為什么鋰離子電池使用硅碳作為負(fù)極材料?近年來，中國鋰離子電池行業(yè)發(fā)展迅速，全球市場份額不斷上升。與石墨陰極相比，硅碳陰極具有更高的質(zhì)量能密度和體積能密度。采用硅負(fù)極材料的鋰離子電池，其質(zhì)量能密度可提高8%以上，體積能密度可提高10%以上。因此，硅陽極材料具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
為什么鋰離子電池使用硅碳作為陰極材料?
鋰離子電池正極材料。JPG
硅是目前發(fā)現(xiàn)的比容量最高(4200mAh/g)的鋰離子電池正極材料，是一種最有潛力的正極材料。硅陽極材料存在循環(huán)壽命低、體積變化大、SEI膜連續(xù)生成等問題。硅碳鋰離子電池負(fù)極材料可以有效地改善這些問題，因此硅碳正極材料無疑將是未來負(fù)極材料發(fā)展的重點。
硅材料的質(zhì)量比容量可達(dá)4200mAh/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過碳材料的372mAh/g，是目前已知用于陰極材料的理論比容量最高的材料。此外，硅材料環(huán)保，儲量豐富，成本低廉。然而,硅負(fù)極材料有問題,如循環(huán)壽命低、大體積變化和持續(xù)一代的SEI膜,碳和硅鋰電池負(fù)極材料可以有效地改善這些問題,這是毫無疑問,硅碳負(fù)極材料將是未來發(fā)展的重點的陽極材料。
國外一些企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了硅碳陰極材料的規(guī)模化生產(chǎn)。國內(nèi)企業(yè)在硅碳陽極產(chǎn)業(yè)化方面相對緩慢。姍姍股份、江西紫宸、深圳貝特瑞等公司長期從事硅碳正極材料的生產(chǎn)，已推出多款具有一定產(chǎn)能的硅碳正極材料。
隨著電池電極材料的發(fā)展，鋰離子電池技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。目前，鋰鈷電池已擴(kuò)展到三元、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、硅碳負(fù)極電池系統(tǒng)。新型硅碳陰極鋰離子電池突破了石墨作為負(fù)極的固有局限，其性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鋰離子電池。它已經(jīng)成為最有前途的儲能電池之一。
由于鋰插入硅碳負(fù)極材料具有高潛力,從而避免鋰金屬燒結(jié)過程中形成的沉積,由于平衡電勢高于大多數(shù)的還原電位電解液溶劑,所以不是電解質(zhì),固液界面形成鈍化膜,避免很多副作用,大大提高安全,鋰材料在燒結(jié)過程中的安全性和穩(wěn)定性是最重要的指標(biāo)。
硅碳正極材料的總產(chǎn)出不足鋰正極材料的1%。然而，隨著主要負(fù)性企業(yè)的擴(kuò)大和新企業(yè)的崛起，預(yù)計硅碳材料將在2019年底正式進(jìn)入市場并實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。硅碳正極材料是未來鋰電池正極材料最有潛力的應(yīng)用。由此可見，硅碳正極材料的市場容量很大，這也是目前眾多企業(yè)和科研單位紛紛推出硅碳正極材料的原因。
結(jié)論:鋰電池正極材料是鋰離子電池工業(yè)中最關(guān)鍵的一環(huán)。陰極材料占鋰電池總成本的25%到28%。硅碳陰極作為一種新型的鋰離子電池正極材料，在提高電池的能量密度方面比石墨陰極更有效。硅碳正極材料具有越來越廣闊的應(yīng)用前景。
