鉅大LARGE | 點擊量:3439次 | 2021年05月24日
鋰離子電池為何要用硅碳作為負極材料?
鋰離子電池為何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。
鋰離子電池為何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、持續出現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、持續出現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。
國外部分公司已經實現了硅碳負極材料的量產。國內公司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,防止了許多副反應,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%,不過隨著各大負極公司的擴產和新公司的崛起,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離子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公司和研究單位布局硅碳負極材料。
總結:鋰離子電池負極材料目前處于鋰離子電池產業中最關鍵的環節。負極材料占比鋰離子電池總成本的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。