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為什么說(shuō)硅碳材料是最有潛力的鋰電池負(fù)極材料

為什么說(shuō)硅碳材料是最有潛力的鋰電池負(fù)極材料
IKN  2017-05-03  |  閱讀:4724

為什么說(shuō)硅碳材料是最有潛力的鋰電池負(fù)極材料?

新能源汽車領(lǐng)域的日趨火爆,吸引著國(guó)內(nèi)外大量企業(yè)前赴后繼奔赴“戰(zhàn)場(chǎng)”,并不新鮮的錳酸鋰技術(shù)卻似乎又開始綻放出引人注目的色彩。技術(shù)創(chuàng)新固然可喜,但尋找性價(jià)比更高、儲(chǔ)藏量更大、具有更多定價(jià)話語(yǔ)權(quán)的新原材料,才是提升行業(yè)終端降本增效能力的治本之法。

硅是目前人類至今為止發(fā)現(xiàn)的比容量(4200mAh/g)最高的鋰離子電池負(fù)極材料,是一種最有潛力的負(fù)極材料,但硅作為鋰電池負(fù)極應(yīng)用也有一些瓶頸,第一個(gè)問(wèn)題是硅在反應(yīng)中會(huì)出現(xiàn)體積膨脹的問(wèn)題。通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)可以證明嵌鋰和脫鋰都會(huì)引起體積變化,這個(gè)體積變化是320%。

石墨表面因?yàn)閷?dǎo)電性特別好,相對(duì)來(lái)說(shuō)SEI膜比較均勻,它的組成跟硅負(fù)極不一樣。中科院科相關(guān)學(xué)家做了一些嘗試在硅上做了碳包覆,為了做對(duì)比,我們硅上只做了部分的石墨烯包覆,其他地方空出來(lái)。最終看到包覆和不包覆SEI膜的生長(zhǎng)情況不一樣,碳包覆的SEI膜就明顯減少,沒(méi)有包覆的SEI膜就有很多。


從長(zhǎng)期的基礎(chǔ)研究來(lái)看,碳包覆的作用是:


(1)約束和緩沖活性中心的體積膨脹

(2)阻止納米活性粒子的團(tuán)聚

(3)阻止電解液向中心滲透,保持穩(wěn)定的界面和SEI

(4)硅材料貢獻(xiàn)高比容量,碳材料貢獻(xiàn)高導(dǎo)電性


硅碳負(fù)極具有非常廣闊的市場(chǎng)空間

負(fù)極材料技術(shù)相對(duì)比較成熟,且其集中度較高,產(chǎn)能由日本向中國(guó)轉(zhuǎn)移比較明顯。目前負(fù)極材料以碳素材料為主,占鋰電池成本較低,在國(guó)內(nèi)基本全面實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。從區(qū)域看,中國(guó)和日本是全球主要的產(chǎn)銷國(guó),動(dòng)力電池企業(yè)采購(gòu)負(fù)極主要來(lái)自于日本企業(yè)。


硅碳負(fù)極材料是未來(lái)鋰電池負(fù)極材料最具應(yīng)用潛力的,可見(jiàn)硅碳負(fù)極材料的市場(chǎng)容量有多大,這也解釋了目前為何有眾多企業(yè)和研究單位布局硅碳負(fù)極材料。



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