鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:3437次 | 2021年05月24日
鋰離子電池為何要用硅碳作為負(fù)極材料?
鋰離子電池為何要用硅碳作為負(fù)極材料?近年來(lái),我國(guó)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,全球市場(chǎng)份額不斷攀升,硅碳負(fù)極相比石墨負(fù)極具有更高的質(zhì)量能量密度和體積能量密度,采用硅負(fù)極材料的鋰離子電池的質(zhì)量能量密度可以提升8%以上,體積能量密度可以提升10%以上。因此硅負(fù)極材料將具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
鋰離子電池為何要用硅碳作為負(fù)極材料?
硅是目前人類(lèi)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。硅負(fù)極材料存在的問(wèn)題有循環(huán)壽命低、體積變化大、持續(xù)出現(xiàn)SEI膜,而硅碳鋰離子電池負(fù)極材料可以有效改善這些問(wèn)題,所以硅碳負(fù)極材料是未來(lái)負(fù)極材料的發(fā)展重點(diǎn)無(wú)疑。
硅材料的質(zhì)量比容量最高可達(dá)4200mAh/g,遠(yuǎn)大于碳材料的372mAh/g,是目前已知能用于負(fù)極材料理論比容最高的材料。并且硅材料環(huán)境友好、儲(chǔ)量豐富、成本較低。但是硅負(fù)極材料存在的問(wèn)題有循環(huán)壽命低、體積變化大、持續(xù)出現(xiàn)SEI膜,而硅碳鋰離子電池負(fù)極材料可以有效改善這些問(wèn)題,所以硅碳負(fù)極材料是未來(lái)負(fù)極材料的發(fā)展重點(diǎn)無(wú)疑。
國(guó)外部分公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了硅碳負(fù)極材料的量產(chǎn)。國(guó)內(nèi)公司在硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)化方面動(dòng)作相對(duì)慢一點(diǎn)。杉杉股份、江西紫宸、深圳貝特瑞等早已布局硅碳負(fù)極材料的生產(chǎn),目前已推出幾款硅碳負(fù)極材料,且具有一定產(chǎn)量。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
隨著電池電極材料的發(fā)展,鋰離子電池技術(shù)得到了迅速發(fā)展。目前,鋰鈷電池已擴(kuò)展到三元系、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、硅碳負(fù)極等電池體系。新型硅碳負(fù)極鋰離子電池突破了石墨作為負(fù)極的固有局限性,其性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鋰離子電池。它已成為最有前途的儲(chǔ)能電池之一。
由于硅碳負(fù)極材料具有高的鋰插入電位,因此在燒結(jié)過(guò)程中防止了鋰金屬的形成和沉淀,并且由于平衡電位高于大多數(shù)電解質(zhì)溶劑的還原電位,所以不會(huì)與電解液,在固液界面不形成鈍化膜,防止了許多副反應(yīng),大大提高了安全性、安全穩(wěn)定是鋰材料燒結(jié)過(guò)程中最重要的指標(biāo)。
前硅碳負(fù)極材料的總產(chǎn)量尚不足鋰電負(fù)極材料的1%,不過(guò)隨著各大負(fù)極公司的擴(kuò)產(chǎn)和新公司的崛起,預(yù)計(jì)硅碳材料在2019年底會(huì)正式大批量進(jìn)入市場(chǎng)。硅碳負(fù)極材料是未來(lái)鋰離子電池負(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公司和研究單位布局硅碳負(fù)極材料。
總結(jié):鋰離子電池負(fù)極材料目前處于鋰離子電池產(chǎn)業(yè)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。負(fù)極材料占比鋰離子電池總成本的25%~28%。硅碳負(fù)極作為新型鋰離子電池負(fù)極材料,在提升電池能量密度方面比當(dāng)前石墨負(fù)極更高效。硅碳負(fù)極材料應(yīng)用前景越來(lái)越光明,未來(lái)硅碳負(fù)極材料很可能成為負(fù)極材料中的佼佼者。