鋰離子電池用硅碳作為負(fù)極材料的原因是什么？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-11 08:06
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近年來，我國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，全球市場份額不斷攀升，硅碳負(fù)極相比石墨負(fù)極具有更高的質(zhì)量能量密度和體積能量密度，采用硅負(fù)極材料的鋰離子電池的質(zhì)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(fù)極材料將具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
鋰離子電池為什么要用硅碳作為負(fù)極材料？
硅是目前人類至今為止發(fā)現(xiàn)的比容量(4200mAh/g)最高的鋰離子電池負(fù)極材料,是一種最有潛力的負(fù)極材料。硅負(fù)極材料存在的問題有循環(huán)壽命低、體積變化大、持續(xù)產(chǎn)生SEI膜，而硅碳鋰離子電池負(fù)極材料可以有效改善這些問題，所以硅碳負(fù)極材料是未來負(fù)極材料的發(fā)展重點(diǎn)無疑。
硅材料的質(zhì)量比容量最高可達(dá)4200mAh/g，遠(yuǎn)大于碳材料的372mAh/g，是目前已知能用于負(fù)極材料理論比容最高的材料。并且硅材料環(huán)境友好、儲量豐富、成本較低。但是硅負(fù)極材料存在的問題有循環(huán)壽命低、體積變化大、持續(xù)產(chǎn)生SEI膜，而硅碳鋰電池負(fù)極材料可以有效改善這些問題，所以硅碳負(fù)極材料是未來負(fù)極材料的發(fā)展重點(diǎn)無疑。
國外部分企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了硅碳負(fù)極材料的量產(chǎn)。國內(nèi)企業(yè)在硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)化方面動作相對慢一點(diǎn)。杉杉股份、江西紫宸、深圳貝特瑞等早已布局硅碳負(fù)極材料的生產(chǎn)，目前已推出幾款硅碳負(fù)極材料，且具有一定產(chǎn)能。
隨著電池電極材料的發(fā)展，鋰離子電池技術(shù)得到了迅速發(fā)展。目前，鋰鈷電池已擴(kuò)展到三元系、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、硅碳負(fù)極等電池體系。新型硅碳負(fù)極鋰離子電池突破了石墨作為負(fù)極的固有局限性，其性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)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(fù)極材料具有高的鋰插入電位，因此在燒結(jié)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(shù)電解質(zhì)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(yīng)，大大提高了安全性、安全穩(wěn)定是鋰材料燒結(jié)過程中最重要的指標(biāo)。
前硅碳負(fù)極材料的總產(chǎn)量尚不足鋰電負(fù)極材料的1%，不過隨著各大負(fù)極企業(yè)的擴(kuò)產(chǎn)和新企業(yè)的崛起，預(yù)計(jì)硅碳材料在2019年底會正式大批量進(jìn)入市場。硅碳負(fù)極材料是未來鋰電池負(fù)極材料最具應(yīng)用潛力的，可見硅碳負(fù)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(yè)和研究單位布局硅碳負(fù)極材料。
