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深圳斯诺硅碳负极产业化路径
硅碳负极| 深圳斯诺 文章来源自:高工锂电网
2020-06-12 09:14:26 阅读:13881
摘要在硅基负极应用方面,国际电池企业领先,日韩电池厂率先实现应用,国内厂商跟进。

硅碳负极的商业化进程正在加速。

由于硅材料在充放电过程中与锂合金化反应,存在严重的体积效应,导致循环性能及库 伦效率较差,大规模商业化仍存掣肘。而且由于每家负极企业的生产工艺不尽相同,导致硅碳负极产品目前还没有达到标准化。

在硅基负极应用方面,国际电池企业领先,日韩电池厂率先实现应用,国内厂商跟进。

目前硅基材料应用仍主要以掺混石墨类负极为主。松下已批量应用于动力电池供应特斯拉。三星、LG化学硅基负极目前主要应用于消费电池领域,动力电池在未来 1-2 年有望导入。国内动力电池相对靠后,龙头电池厂商亦开始逐步导入。

6月11日,第十三届高工锂电产业峰会在深圳机场凯悦酒店继续举行,本次峰会由利元亨总冠名,主题为“市场分野与产业裂变”。

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在材料专场,深圳斯诺研发工程师袁媛发表了“硅基负极工程化应用问题解析”的主题演讲,分享斯诺硅碳负极材料的制备方法及其产业化摸索。

近年来,国内外企业都在硅基负极的研究方面取得了积极进展,国外研究主要围绕强化壳层机械性能研究、提升导电性研究、膨胀应力研究三个板块展开。

袁媛指出,当前硅基负极在规模应用方面还存在体积膨胀,产生巨大应力和衰减快循环差的问题,建议可以从材料工艺和制造工艺两方面入手解决。

具体来看,材料工艺包括硅的纳米化、硅与碳复合、微观结构设计和提升界面兼容性等;制造工艺主要从电池体系考虑,包括导电网络(CNT等)、抗拉弹性粘结剂(PAA/Alg/SHPs)、电解液添加剂(FEC、TMVS等)、Artificial SEI等。

当前硅基负极的制备方法有激光诱导化学气相沉积法、等离子增强化学气相沉积法和流化床法等,都基本都存在能耗高、污染大、成本高等缺点。而斯诺采用低温化学法,拥有安全环保、能低耗、低成本、规模化的技术优势。

在硅与碳复合方面,目前主要有方法是化学气相沉积和热解碳包覆,但方法电反应温度很高,反应条件苛刻,沉积速率很低,有机物毒性高。

因此,斯诺建议选择低温的热解碳包覆方式,可调控硅碳中Si和C的相对比例,需要优化碳源种类和用量来调控厚度和孔隙率不同的碳层,以提升充放电性能。

袁媛总结到,想有效抑制硅碳负极膨胀需要进行硅的纳米化设计和碳源的选择及其结构设计;在产业化方面,通过工艺革新和规模化生产来降低硅原料的成本,通过粘结剂、电解液、预补锂等技术开发加强电极体系设计,从而加快其在市场中的应用。


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