硅碳負(fù)極材料是鋰電池負(fù)極材料的發(fā)展重點(diǎn)
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-02-10 14:48
點(diǎn)擊量：次
鋰電池廠家預(yù)測(cè)，硅碳正極材料是鋰電池正極材料發(fā)展的關(guān)鍵
鋰電池廠家猜測(cè)硅碳正極材料是鋰電池正極材料打開的關(guān)鍵。目前，我國(guó)硅、碳材料產(chǎn)量基本自用過(guò)剩，價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定，性價(jià)比高。硅碳材料作為一種基礎(chǔ)材料已經(jīng)進(jìn)入人們的日常臨時(shí)，在新能源的范疇中正逐漸改變著人類社會(huì)的交往和生活方式。
鋰電池廠家猜測(cè)硅碳正極材料是鋰電池正極材料打開的關(guān)鍵
硅基負(fù)極材料具有較高的理論鋰存儲(chǔ)容量，將取代傳統(tǒng)的石墨負(fù)極材料，成為下一代鋰離子電池最有前途的負(fù)極材料之一。而作為陰極材料的硅，由于體積膨脹率大，導(dǎo)電性低，易被電解液分解，易產(chǎn)生高頻腐蝕。這些缺陷限制了它在商業(yè)應(yīng)用中的開放性。
碳具有穩(wěn)定性高、導(dǎo)電性好、價(jià)格低廉、來(lái)源廣泛等優(yōu)點(diǎn)，但鋰的理論存儲(chǔ)容量相對(duì)較低，僅為硅的1/10左右。為了解決鋰離子電池硅材料中存在的問(wèn)題，目前首選的是采用硅碳復(fù)合的方法，制備出儲(chǔ)能高、導(dǎo)電性好、循環(huán)性能優(yōu)異的硅碳復(fù)合陰極材料。
目前，硅碳正極材料的總產(chǎn)出還不到鋰正極材料的1%。然而，隨著鋰電池廠商的擴(kuò)張和新企業(yè)的崛起，預(yù)計(jì)硅碳材料將在近幾年正式大量進(jìn)入市場(chǎng)。
硅是人類現(xiàn)在已經(jīng)停止發(fā)現(xiàn)給予最高的鋰離子電池陰極材料,負(fù)極材料是最具潛力之一,硅材料的理論比容量高,硅碳后滿足可以前進(jìn)超過(guò)200%,能量密度便攜式電源容量需求的滿意度,和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的滿意度高功率鋰離子電池的需求。
硅碳正極材料的研究難點(diǎn)
體積膨脹引起的循環(huán)壽命、安全問(wèn)題，為了應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題將出現(xiàn)新的關(guān)于制備、成本的問(wèn)題。硅是一種半導(dǎo)體，它的導(dǎo)電性比石墨差很多，導(dǎo)致鋰離子去包埋過(guò)程中有很大程度的不可逆性，從而降低了它的初始庫(kù)侖功率。它的直接影響也是使鋰電池的循環(huán)壽命變差。因此硅碳負(fù)極的使用要求較高的技術(shù)壁壘。
在充放電過(guò)程中，硅的體積會(huì)膨脹100%-300%，膨脹的不斷縮短會(huì)形成硅碳陰極材料粉末，嚴(yán)重影響電池壽命。硅的膨脹會(huì)在電池內(nèi)部產(chǎn)生很大的應(yīng)力，會(huì)使電桿產(chǎn)生揉捏，然后出現(xiàn)電桿開裂的現(xiàn)象;還會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部孔隙率下降，促進(jìn)金屬鋰的分離，影響電池的安全性。
通過(guò)控制碳猜測(cè)硅的含量，將硅的體積縮小到納米級(jí)，可以解決體積膨脹的問(wèn)題?；蛘吒淖兪慕Y(jié)構(gòu)和形狀，結(jié)束碳硅的最佳匹配;也許可以用其他材料來(lái)覆蓋硅，以促進(jìn)膨脹后的恢復(fù);還有一些方法可以通過(guò)選擇更合適的電極材料來(lái)減少許多與硅膨脹相關(guān)的問(wèn)題。
雖然沒(méi)有完美的方法來(lái)處理問(wèn)題的擴(kuò)張鋰嵌入到硅粒子和消費(fèi)的鋰源和電解液連續(xù)打破SEI膜的增長(zhǎng),一些納米硅碳負(fù)極材料已被核心企業(yè)經(jīng)過(guò)多年的努力,國(guó)內(nèi)和外國(guó)企業(yè)和科研院所。
國(guó)內(nèi)硅碳陽(yáng)極產(chǎn)業(yè)化還處于起步階段，但技術(shù)進(jìn)步非常顯著，其硅碳陽(yáng)極的開發(fā)和生產(chǎn)一直處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。預(yù)計(jì)2020年硅碳陰極材料市場(chǎng)空間約為50億，市場(chǎng)集中度極高。
硅碳正極作為一種新型的鋰離子電池正極材料，在高級(jí)電池的能量密度方面比石墨負(fù)極效率更高。
