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锂电爆发硅碳负极材料的春天来了

作者:华体会 时间:2021-10-15 13:53
本文摘要:负极材料是锂离子电池的最重要组成部分,它直接影响着电池的能量密度、循环寿命和安全性性能等关键指标。随着新能源汽车在实际应用于中对续航里程拒绝的大大提升,动力电池涉及材料也向着获取更高能量密度的方向发展。传统锂离子电池的石墨负极早已无法符合现有市场需求,低能量密度负极材料沦为企业追赶的新热点。硅基材料负极由于非常丰富的储量和超高的理论比容量于是以渐渐沦为电池企业和锂电材料商提高负极的最优先选择,是最不具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。

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负极材料是锂离子电池的最重要组成部分,它直接影响着电池的能量密度、循环寿命和安全性性能等关键指标。随着新能源汽车在实际应用于中对续航里程拒绝的大大提升,动力电池涉及材料也向着获取更高能量密度的方向发展。传统锂离子电池的石墨负极早已无法符合现有市场需求,低能量密度负极材料沦为企业追赶的新热点。硅基材料负极由于非常丰富的储量和超高的理论比容量于是以渐渐沦为电池企业和锂电材料商提高负极的最优先选择,是最不具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。

瑕不掩瑜硅碳负极优势显著硅材料在锂离子电池中的应用于,主要牵涉到两方面,一是在负极材料中重新加入纳米硅,构成硅碳负极,一是在电解液中重新加入有机硅化合物,提高电解液的性质。在负极材料中,硅材料主要以纳米硅的形式展开应用于。

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纳米硅指的是直径大于5纳米的晶体硅颗粒,是一种最重要的非金属无定形材料,都由溶胶凝胶法等方法制取而出。纳米硅粉具备纯度低、粒径小、产于均匀分布、比表面积大、低表面活性、松装密度低等特点,且有毒、无色。纳米硅与石墨材料构成硅碳复合材料,作为锂离子电池的负极材料,需要大幅提高锂离子电池的容量。

目前市场上锂电池用于的多为石墨负极材料,从石墨的克容量和压实密度看,负极材料的能量密度很难再行获得提升。此外,石墨片还不存在不易再次发生挤压、循环性能不理想等问题。

与石墨负极材料比起,硅基负极材料的能量密度优势显著。石墨的理论能量密度是372mAh/g,而硅负极的理论能量密度超强其10倍,高达4200mAh/g。硅碳复合材料能大大提高单体电芯的容量,有效地减轻业内对电动汽车续航里程的忧虑。当然,硅基材料也不存在更为显著的缺点,主要有以下两方面:1、在充放电过程中不会引发硅体积收缩100%~300%,极大的体积效应及较低的电导率将容许硅负极技术的商业化应用于。

2、硅为半导体,导电性比石墨劣很多,造成锂离子脱嵌过程中不可逆程度大,更进一步减少了其首次库伦效率。


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