容量超1500mAh/g锂电硅氧负极彩票网下载材料实现规模化量产

时间:2020-05-29 15:10:47 来源:粉体圈

近日,新疆晶硕新彩票网下载材料有限公司(以下简称“晶硕新彩票网下载材料”)新型锂电负极氧化亚硅彩票网下载材料300吨/年的小型生产线顺利投产运行,与此同时该公司5000吨/年氧化亚硅项目已正式启动,预计2021年下半年建成。这样一来,不仅能确保我国动力电池高端硅氧负极彩票网下载材料的供应,而且还可以降低我国对日韩进口产品的依赖,甚至实现彻底摆脱。

据悉,含有晶硕氧化亚硅负极彩票网下载材料的电池的可逆容量超过1500mAh/g,且在0.005-1.5V的电压下,电池的首次库存效率可超过74%,解决了以纯硅作为负极彩票网下载材料的电池循环稳定性差的问题。

作为主要的负极彩票网下载材料,石墨类负极的应用已经非常广泛,但其实际容量已做到了360 mAh/g,已接近372mAh/g的理论克容量,若想再提升它的空间已经很难实现了。而硅与碳的化学性质相近,但具有超过石墨10倍的高理论比容量和大的体积能量密度,在地壳元素中储量非常丰富,成本低,环境友好,因而在负极领域备受关注。

硅在锂离子电池中应用时不会引起表面析锂现象,有着良好的安全性,且相对于其他高比容量彩票网下载材料有着明显的优势。但是,纯硅作为负极彩票网下载材料时体积膨胀非常大(约300%),多次充放电会引起颗粒粉化,而SEI膜重复生长会不断消耗电解液,最终影响电池的循环稳定性。

目前,具有商业化应用前景的硅负极彩票网下载材料主要有两种:(1)纳米硅碳复合彩票网下载材料;(2)氧化亚硅彩票网下载材料。

氧化亚硅是一种具有较高比容量的负极彩票网下载材料,相较于硅,其在充放电过程中体积变化较小,这是由于在首次嵌锂过程中,氧化亚硅锂化生成单质硅、氧化锂和硅酸锂。而原位生成的单质硅弥散分布在氧化锂-硅酸锂无定形基体中,这样的结构可以缓冲活性硅脱嵌锂过程产生的体积变化。同时,氧的引入有利于降低氧化亚硅在脱嵌锂过程中的体积变化。此外,氧化亚硅还具有工作电压低,安全性好、原料来源广泛等优点,因而成为近年来研究人员们关注的热点。

但是,氧化亚硅也存在着首次效率低的不足,由于氧化亚硅彩票网下载材料在嵌锂的过程中会生成Li2O和Li4SiO4非活性产物,从而导致部分Li失去活性,因此SiOx彩票网下载材料的首次效率一般仅为70%左右。即便如此,具有更小的体积膨胀和更好的循环稳定性对于动力电池更为重要,各大彩票网下载材料厂家纷纷转而开始研究循环性能更好的SiOx彩票网下载材料,目前市场上的硅负极彩票网下载材料也大部分都是氧化亚硅彩票网下载材料,因此SiOx彩票网下载材料更具发展前景。如贝特瑞、杉杉、特斯拉的动力电池皆选择硅氧负极作为方向。

晶硕新彩票网下载材料是国家高新技术彩票网下载企业,主要从事高端粉体和陶瓷制品的研制,是国内第一家可以实现氨解法生产氮化硅粉的彩票网下载企业,是少数能批量生产85W/m·K以上热导率基板的彩票网下载企业之一,还是国内光伏产业氮化硅陶瓷结构件最大的生产厂家。

近年来,随着锂电产业研究和应用技术的发展,硅氧负极方面的研究和产业化兴起,晶硕新彩票网下载材料也从2017年开始氧化亚硅彩票网下载材料规模化生产的技术开发,这既是氧化亚硅传统应用的突破,也是晶硕新彩票网下载材料先进陶瓷业务领域的突破。

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