英国卡迪夫城市大学学费:鋰離子電池為什么要用硅碳作為負極材料?

來源:鉅大LARGE    2019-09-11    點擊量:128

卡迪夫城球场 www.wlvaik.com.cn 鋰離子電池為什么要用硅碳作為負極材料?近年來,我國鋰離子電池產業發展迅速,全球市場份額不斷攀升,硅碳負極相比石墨負極具有更高的質量能量密度和體積能量密度,采用硅負極材料的鋰離子電池的質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。因此硅負極材料將具有非常廣闊的應用前景。


  鋰離子電池為什么要用硅碳作為負極材料?


硅是目前人類至今為止發現的比容量(4200mAh/g)最高的鋰離子電池負極材料,是一種最有潛力的負極材料。硅負極材料存在的問題有循環壽命低、體積變化大、持續產生SEI膜,而硅碳鋰離子電池負極材料可以有效改善這些問題,所以硅碳負極材料是未來負極材料的發展重點無疑。


硅材料的質量比容量最高可達4200mAh/g,遠大于碳材料的372mAh/g,是目前已知能用于負極材料理論比容最高的材料。并且硅材料環境友好、儲量豐富、成本較低。但是硅負極材料存在的問題有循環壽命低、體積變化大、持續產生SEI膜,而硅碳鋰電池負極材料可以有效改善這些問題,所以硅碳負極材料是未來負極材料的發展重點無疑。


國外部分企業已經實現了硅碳負極材料的量產。國內企業在硅碳負極產業化方面動作相對慢一點。杉杉股份、江西紫宸、深圳貝特瑞等早已布局硅碳負極材料的生產,目前已推出幾款硅碳負極材料,且具有一定產能。


隨著電池電極材料的發展,鋰離子電池技術得到了迅速發展。目前,鋰鈷電池已擴展到三元系、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、硅碳負極等電池體系。新型硅碳負極鋰離子電池突破了石墨作為負極的固有局限性,其性能明顯優于傳統鋰離子電池。它已成為最有前途的儲能電池之一。


由于硅碳負極材料具有高的鋰插入電位,因此在燒結過程中避免了鋰金屬的形成和沉淀,并且由于平衡電位高于大多數電解質溶劑的還原電位,所以不會與電解液,在固液界面不形成鈍化膜,避免了許多副反應,大大提高了安全性、安全穩定是鋰材料燒結過程中最重要的指標。


前硅碳負極材料的總產量尚不足鋰電負極材料的1%,不過隨著各大負極企業的擴產和新企業的崛起,預計硅碳材料在2019年底會正式大批量進入市場。硅碳負極材料是未來鋰電池負極材料最具應用潛力的,可見硅碳負極材料的市場容量有多大,這也解釋了目前為何有眾多企業和研究單位布局硅碳負極材料。


總結:鋰電池負極材料目前處于鋰離子電池產業中最關鍵的環節。負極材料占比鋰電池總成本的25%~28%。硅碳負極作為新型鋰離子電池負極材料,在提升電池能量密度方面比當前石墨負極更高效。硅碳負極材料應用前景越來越光明,未來硅碳負極材料很可能成為負極材料中的佼佼者。


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