早先我們對(duì)特斯拉最新款Model3所采用的100Wh電池系統(tǒng)分析，認(rèn)為特斯拉所使用高容量鋰電池通過(guò)在負(fù)極材料中添加硅材料來(lái)提升電池的能量比，可見(jiàn)硅材料對(duì)于提升鋰電池容量的可行性已經(jīng)得到進(jìn)一步的驗(yàn)證。

事實(shí)上，新型添硅石墨負(fù)極材料是目前唯一實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用的新型負(fù)極材料，純硅負(fù)極材料在完全充電的狀態(tài)下比容量可以達(dá)到4200mAh/g，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的石墨負(fù)極材料。但是硅負(fù)極材料在鋰離子嵌入后，會(huì)引發(fā)硅負(fù)極材料晶格發(fā)生嚴(yán)重的膨脹，最高可達(dá)到300%，這會(huì)導(dǎo)致硅負(fù)極粉化、脫落，鋰電池的容量嚴(yán)重衰減，電池結(jié)構(gòu)遭到破壞。

科技研發(fā)人員為了克服硅負(fù)極材料的膨脹問(wèn)題，通過(guò)制備硅納米級(jí)顆粒、石墨包覆納米顆粒、氧化亞硅納米顆粒材料來(lái)嘗試解決硅負(fù)極材料充電后的膨脹問(wèn)題。

雖然目前所采取的這樣一系列技術(shù)改性措施，取得了很大技術(shù)突破，但卻不能徹底解決硅負(fù)極材料膨脹對(duì)電池產(chǎn)生的破壞性問(wèn)題。因此在實(shí)際的應(yīng)用中，通常是將硅材料與石墨材料混合使用，利用石墨材料來(lái)吸收硅負(fù)極顆粒的膨脹，減少電極粉化、脫落，提高電池的循環(huán)壽命。

據(jù)悉加拿大達(dá)爾豪斯大學(xué)化學(xué)系的LeyiZhao等人利用鋰硅合金脫鋰工藝合成了一種具有層狀結(jié)構(gòu)的無(wú)定形硅負(fù)極材料。在循環(huán)過(guò)程中，該材料嵌鋰和脫鋰時(shí)的材料體積膨脹明顯小于普通的硅負(fù)極材料，因此材料的循環(huán)性能也得到了顯著的提升。

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

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%

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硅鋰結(jié)構(gòu)

他們利用硅化鋰在酒精中脫鋰，合成了具有層狀結(jié)構(gòu)的無(wú)定形硅負(fù)極材料。合成過(guò)程如下：首先在Ar氣流保護(hù)下，利用電弧融化Si和Li，形成鋰硅合金，冷卻后研磨成為粉末，取1g加入三頸瓶，利用Ar氣流保護(hù)，并采用磁力攪拌，最后加入酒精或者異丙醇，并進(jìn)行持續(xù)攪拌。需要注意的是當(dāng)使用異丙醇作為反應(yīng)劑時(shí)，反應(yīng)較慢，需要采用油浴加熱，而采用酒精則反應(yīng)迅速，不需要采用加熱措施。反應(yīng)后的Si負(fù)極材料經(jīng)過(guò)去離子水和HCl洗滌后，在120℃下干燥后就可以獲得最終產(chǎn)品。

對(duì)材料的結(jié)構(gòu)研究后發(fā)現(xiàn)，化學(xué)配比為L(zhǎng)i12Si7，Li7Si3和Li13Si4的鋰硅合金經(jīng)過(guò)脫鋰形成了層狀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物，而化學(xué)配比為L(zhǎng)i22Si5的材料則沒(méi)有形成層狀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。

硅負(fù)極循環(huán)數(shù)據(jù)

相比于晶體硅材料，具有層狀結(jié)構(gòu)的無(wú)定形硅負(fù)極材料的循環(huán)性能得到了極大的提升，循環(huán)50次容量仍然能夠保持在2000mAh/g以上。為了解釋層狀無(wú)定形硅材料優(yōu)異的循環(huán)性能，研究人員對(duì)完全充電的狀態(tài)的晶體硅材料和層狀無(wú)定形硅材料的體積膨脹做了測(cè)量，發(fā)現(xiàn)晶體硅材料在完全充電狀態(tài)下體積膨脹高達(dá)241%左右，而層狀無(wú)定形硅材料的體積膨脹僅有135%左右，這主要得益于層狀結(jié)構(gòu)之間存在較大的空間，能夠吸收硅在嵌鋰時(shí)發(fā)生的體積膨脹影響。

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

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但是由于該材料具有層狀結(jié)構(gòu)，因此使得其在層之間的空間較大，約占整個(gè)材料體積的70%左右，因此導(dǎo)致該材料的體積能量密度較低(704Wh/L)，甚至低于鈷酸鋰與石墨電池(726Wh/L)。

無(wú)定形硅材料的循環(huán)性能要明顯好于晶體硅材料，特別是當(dāng)無(wú)定形硅材料具有層狀結(jié)構(gòu)時(shí)，層狀結(jié)構(gòu)之間的空間，吸收了硅材料在嵌鋰時(shí)的體積膨脹，減少了材料顆粒的膨脹，提升了循環(huán)性能，但是這也造成了材料的振實(shí)密度較低，使得使用該材料的電池體積能量密度較低。

看來(lái)這項(xiàng)最新研究技術(shù)具有很好的實(shí)用意義，對(duì)于提升鋰電池的容量給研發(fā)人員帶來(lái)方向，力朗電池電芯研發(fā)部門(mén)也早有在新材料體系的研發(fā)部署，并已取得階段性成果。