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電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù):硅基負(fù)極 高能量密度鋰離子電池首選

文章出處:責(zé)任編輯:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2020-06-18 09:29【

電極的能量密度與負(fù)極材料的克容量呈正相關(guān)。目前,高端石墨的克容量已達(dá)到360-365mah/g,接近理論克容量372mah/g,因此,從負(fù)極材料的角度來看,電池能量密度的提高需要開發(fā)一種具有更高容量的負(fù)極材料。

硅基負(fù)極材料具有最廣闊的商業(yè)前景。硅基負(fù)極材料中的Si和Li+發(fā)生合金化反應(yīng),最大容量為4200mah/g,是石墨的10倍以上。硅的電化學(xué)嵌鋰電位也很低(約0.4Vvs.Li/里+它是下一代高能量密度鋰離子電池的潛在負(fù)極材料。

硅基負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵是:硅鋰合金在充放電過程中伴隨著巨大的體積變化,體積變化劇烈。最大膨脹率可達(dá)320%,而碳材料的膨脹率僅為16%。巨大的體積變化導(dǎo)致了以下挑戰(zhàn):硅顆粒破碎和粉碎、負(fù)活性物質(zhì)從電極上脫落、固相電解質(zhì)層(SEI膜)因粉碎和脫落而連續(xù)形成,鳳谷高溫?zé)Y(jié)爐,以動(dòng)態(tài)翻滾形式加熱硅顆粒。目前主要涉及材料設(shè)計(jì)(納米硅、硅碳涂層、氧化硅添加等)和電池體系優(yōu)化(FEC、VC、Cm-sbr、聚丙烯酸鋰等電解液添加劑的選擇以及導(dǎo)電劑的優(yōu)化)。

硅碳負(fù)極 回轉(zhuǎn)窯.jpg


碳包覆氧化硅和納米碳化硅的制備方法很多,商品化程度高,制備工藝比石墨復(fù)雜,產(chǎn)品未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。目前,碳包覆氧化硅和納米碳化硅是兩種商業(yè)化程度最高的負(fù)極材料。硅基負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化時(shí)間短,日本企業(yè)居世界領(lǐng)先地位,日本日立、塘棲等國(guó)內(nèi)貝特瑞企業(yè)居世界領(lǐng)先地位。2015年以來,他們先后將硅基負(fù)極材料應(yīng)用于消費(fèi)電池和動(dòng)力電池,推動(dòng)了硅基負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。從國(guó)內(nèi)來看,根據(jù)對(duì)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)鋰電池的研究,目前能批量生產(chǎn)硅基負(fù)極材料的企業(yè)不超過3家,其中貝特利是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè),2017年實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)和出貨?,F(xiàn)在它已經(jīng)成功進(jìn)入松下特斯拉的供應(yīng)鏈。


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