登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
在高比能电池的推动下Si负极材料的应用正在变的越来越普遍,相比于传统的石墨材料,Si材料的可逆容量达到4200mAh/g,是石墨材料的十倍以上,是一种理想的锂离子电池负极材料。但是Si负极材料在完全嵌锂后体积膨胀高达300%以上,不仅仅会造成Si颗粒自身的粉化和破碎,还会造成电极结构的破坏,导致活性物质的损失。因此传统的PVDF粘结剂并不适合应用在含Si负极上,CMC粘结剂由于丰富的羧基官能团,能够与Si负极表面的含氧官能团相互作用,是一种更加理想的Si负极粘结剂。
来源:微信公众号“新能源Leader” ID:newenergy-leader 作者:凭栏眺
为了抑制Si颗粒体积膨胀对电极结构和Si材料自身结构的破坏,纳米化正在成为Si材料制备的重要研究方向。纳米Si颗粒主要面临两个问题,首先是纳米Si颗粒的表面氧化问题,其次是纳米颗粒的分散问题,而选择合适的粘结剂是改善Si纳米颗粒分散的有效方法。近日,中国国立台北科技大学的Ling-Hsuan Huang(第一作者)和Chia-Chen Li(通讯作者)对CMC和瓜尔胶(GG)对微米级Si颗粒和纳米级Si颗粒的分散效果进行了研究,研究表明CMC更适合应用在亚微米级的颗粒上,帮助Si颗粒分散的更好,而GG胶却会导致亚微米级Si颗粒发生团聚。而当Si颗粒的粒径降低到纳米级别时GG胶的效果则要好于CMC胶。
实验中采用了两种粒径尺寸的Si材料,一种粒径为0.8um,一种粒径为100nm,实验中使用的CMC材料分子量为250000,取代比为0.9,GG胶的分子量同样为250000。
实验中采用的两种Si材料的扫描电镜图片如下图所示,从图中能够看到亚微米级Si颗粒呈现出不规则的形状,这主要是因为其是通过工业生产中的边角料研磨而成,而纳米级的Si颗粒则发生了显著的团聚现象。采用红外吸收谱分析发现在两种Si颗粒的表面都形成的Si氧化层,不同的是纳米级Si颗粒表面的氧化程度更高。除了Si颗粒表面的氧化之外,我们还在纳米Si颗粒表面观察到了SiO-H键(3324/cm)的峰,以及位于1625/cm的吸附水分子的峰和2258/cm处的CO2峰,表明纳米Si材料表面不仅仅被严重的氧化,还吸附了空气中的水分和二氧化碳等杂质。
下图a和b为CMC、GG胶的分子结构,从图中能够看到这两种胶的主要不同点是其官能团,CMC不仅仅含有羟基官能团(-OH),还含有羧基官能团,而GG胶中则只含有羟基官能团。
微米级Si颗粒分别采用CMC、GG胶制备的浆料如下图c和d所示,从图中能够看到当采用CMC作为粘结剂时浆料的流动性非常好,而采用GG胶时浆料发生凝胶化基本上没有流动性。根据相关报道,GG胶在水溶液中会与水分子之间形成H键(如下图e所示),从而导致GG胶呈现凝胶状,但是出乎意料的是当采用CMC和GG胶分散纳米级的Si材料时两种浆料都表现出了非常好的流动特性(如下图f和g所示),这可能与浆料的PH值有关系。
下图为亚微米级和纳米级Si颗粒分别与CMC胶和GG胶制成的浆料的粘度与剪切速度的关系,曲线可以采用下式进行拟合,其中K为常数,r为剪切速度,h为粘度,n表示浆料与牛顿流体的相似度,n越接近1则表明浆料越接近牛顿流体,根据试验数据可以计算,采用CMC作为粘结剂的浆料n=0.88,表明Si颗粒分散的非常好,而采用GG胶作为粘结剂的浆料n=0.18,表明浆料呈现出凝胶状态,这与前面观察到的现象比较一致。
下图为采用两种粘结剂的亚微米级Si颗粒与纳米级Si颗粒电极与集流体之间的剥离强度,从图中能够看到采用CMC作为粘结剂的两种Si材料电极的剥离强度都在400kg/m2左右,但是采用GG作为粘结剂两种Si材料出了显著的区别,亚微米级的Si材料的剥离强度仅为98 kg/m2左右,而纳米级的Si颗粒的剥离强度却达到了437kg/m2。
下图为不同种类电极的交流阻抗测试结果,并采用下图b所示的等效电路进行拟合,μ-Si/CMC,μ-Si/GG, n-Si/CMC, n-Si/GG几种电极的欧姆阻抗Rs分别为10.7、10.4、14.6和8.9欧姆,电池的欧姆阻抗主要由活性物质之间、活性物质与集流体之间和电解液的阻抗和导线电阻构成,由于电解液的阻抗和导线电阻是相同的,因此几个电极之间欧姆阻抗的区别主要是来自活性物质和活性物质与集流体之间的接触阻抗,作者认为几种电极阻抗不同主要是因为Si颗粒在电极中分散程度不同造成,分散较好的电极欧姆电阻会小一点。因此从EIS测试结果来看,亚微米级Si颗粒在CMC中分散更好一些,纳米级Si颗粒则在GG胶中分散更好一些。
下图a为几种电极的首次充放电曲线,从图中能够看到采用CMC粘结剂的亚微米级Si首次脱锂容量为2923mAh/g,首次效率为97%,采用GG胶的亚微米级Si材料首次脱锂容量为2755mAh/g,首次效率为93%,采用CMC胶的纳米级Si材料首次脱锂容量为976mAh/g,首次效率78%,采用GG胶的纳米级Si颗粒首次脱锂容量为1187mAh/g,首次效率为85%,可以看到纳米级Si颗粒无论是在容量发挥,还是在首次效率上都要明显低于亚微米级Si材料,这主要是因为纳米级Si材料的比表面积大,反应活性大,因此表面存在较厚的SiO2氧化层,引起了首次效率和可逆容量的降低。
对于亚微米级Si材料而言,采用CMC胶时容量发挥更高,首次效率也更高,作者认为这主要是亚微米级Si材料在CMC中的分散效果更好。
从下图b的倍率性能测试数据来看,纳米级Si颗粒虽然容量较低,但是在倍率性能和循环性能的表现上要好于微米级Si材料,作者认为这可能与纳米级Si颗粒表面的SiO2层有关(SiO2在充放电过程中体积膨胀更小一些,能够提升循环性能),同时纳米尺寸的颗粒也大大减少了Li+扩散的距离,有利于倍率性能的提升。
Ling-Hsuan Huang的工作表明,粘结剂的选择对于改善Si材料的分散性,提升Si负极的电化学性能具有重要的作用,对于微米级的Si颗粒而言,CMC是一种更好的选择,CMC粘结剂能够有效的提升电极的剥离强度,容量发挥和首次效率,而如果采用纳米级Si材料,GG胶的性能较好。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
全球性的资源保护下钠电池及其他新的电池技术或将蹚出一条新路中国是锂电消费大国,相对来讲,中国本身是一个富锂大国,但中国的盐湖锂资源及其品位要弱于南美三国,大规模开采及产能提升的爬坡周期较长,难以实现经济且大规模开采,预计国内市场海外锂占比将长期维持在85%-90%之间。去年来虽然锂价“
百川股份公告,近日,公司孙公司宁夏百川新材料有限公司实施的“年产1.5万吨石墨负极材料(1万吨石墨化)项目”已完成竣工验收,正式投产;“年产2万吨磷酸铁、6000吨磷酸铁锂产品项目”、“锂电池回收利用项目”已完成相关部门验收手续,进入生产阶段。子公司宁夏百川科技有限公司实施的“正异丁醛及
硅宝科技3月18日在投资者互动平台表示,公司已建成1000吨/年硅碳负极材料中试生产线,产品在动力电池厂客户送样测评中,产品性能优异,得到客户好评,目前正在根据客户需求进行批量供货。
北极星储能网讯,3月16日下午,大同市新荣区人民政府、武汉天钠科技有限公司与和阳光新能源开发股份有限公司钠电池材料项目签约仪式在新荣经济技术开发区举行。新荣区委副书记、区政府代区长、新荣经开区党工委书记郭立东,武汉天钠科技有限公司董事长、总经理韩建涛,阳光新能源开发股份有限公司华中
北极星储能网讯,3月17日,尚太科技发布投资者关系活动记录表显示,公司目前正在积极寻找优质的外协厂商合作,为第二季度开始委外石墨化加工做准备。1、请介绍一下公司2023年四季度和2024年一季度的排产情况、库存、出货情况?答:原则上,公司根据市场需求情况及备货政策适时动态调整公司的产能利用率
北极星储能网获悉,尚纬股份3月8日在回复投资者提问时表示,公司动力储能电池负极材料一体化首期4万吨负极材料暨配套基础设施项目正在积极稳步推进中,具体项目建设进展情况请关注公司定期报告相关内容。公司严格按照相关法律法规及时履行信息披露义务。
北极星储能网获悉,3月4日,在邛崃市的四川紫宸科技项目建设现场,占地面积2000多亩的土地上一座座白色的标准化厂房已经拔地而起。四川紫宸科技项目总投资115亿元,目前是全球新能源锂电池负极材料开工建设面积最大的产业基地,完全建成后将实现年产28万吨负极材料成品。目前,该项目一期10万吨负极材
北极星储能网获悉,贝特瑞3月1日披露的投资者关系活动记录表显示,截至目前,负极材料领域,公司已投产产能为49.5万吨/年;高镍三元材料领域,公司已投产产能为6.3万吨/年。2024年,印尼年产8万吨负极材料项目正在建设中,高镍三元材料整体产能也有望增加,同时,山西瑞君和云南贝特瑞石墨化产能也会陆
2月29日,芦山县年产6万吨锂电池负极材料高温提纯生产线建设项目签约仪式举行。县委书记杨俊出席仪式并致辞。县委副书记、县长岑永杰,县政协主席朱文华,县委副书记陈强,福鞍控股有限公司董事长吕世平,福鞍控股有限公司总经理、中科(辽宁)实业有限公司总经理张轶妍出席仪式。
北极星风力发电网讯,近日,中科电气发布《关于控股子公司获得国际客户定点的公告》。根据公告显示,湖南中科电气股份有限公司控股子公司湖南中科星城石墨有限公司于近日与海外某国际知名车企旗下电池子公司签订《NominationAgreement》(《定点协议》,限于保密要求,无法披露国客户名称及协议具体条
2月17日,华盛锂电江阴项目-华盛联赢锂电池负极材料项目开工奠基仪式圆满举行。华盛联赢锂电池负极材料项目总投资12.6亿元,投资方为江苏华盛锂电材料股份有限公司,是一家专注于锂离子电池电解液添加剂的研发、生产和销售的高新技术企业。此次开工的华盛锂电项目将购置碳化系统、喷雾干燥设备等设备35
北极星储能网获悉,3月12日,厦门市工业和信息化局公开关于市政协十四届三次会议第20241034号提案办理情况答复的函。文件显示,近年来,厦门市围绕锂离子电池及相关产业积极谋划拓展产业布局,引培并重,不断推进制造业转型升级和先进制造业提质增效,形成了海辰储能、中创新航等电芯企业以及厦钨新能
据武宁发布消息,3月14日江西省九江市武宁县与江西程疆新能源有限公司(简称:程疆新能源)举行六期项目签约协议。据悉,程疆新能源六期项目将在县工业园内投资5亿元人民币,主要从事21700/32650大型号圆柱型动力锂离子电池生产。项目竣工达产达标后,日产约50万只21700/32650大型号圆柱型动力锂离子电
据常熟市人民政府新闻办公室官微消息,3月15日,苏州新中能源科技有限公司锂离子电池工厂二期项目在常熟经开区开工奠基。此次开工的新中能源锂离子电池二期项目计划总投资1亿美元,利用现有厂区空地,建设约35000平方米生产厂房,新增年产2GWH锂离子电池,投产后年产值将达15亿元人民币。
北极星储能网获悉,瑞泰新材3月5日在回复投资者提问时表示,公司主要产品锂离子电池材料的最重要应用为新能源汽车电池和锂离子储能电池,这两种应用分别属于国家发展和改革委员会《绿色产业指导目录(2023年版)》(征求意见稿)中“节能降碳产业”和“清洁能源产业”的相关范畴;公司锂离子电池电解液
据工信部网站,2023年,我国锂离子电池产业延续增长态势,根据锂电池行业规范公告企业信息和行业协会测算,全国锂电池总产量超过940GWh,同比增长25%,行业总产值超过1.4万亿元。全年锂电池行业产品价格出现明显下降,1-12月电芯、电池级锂盐价格降幅分别超过50%、70%。详情如下:2023年全国锂离子电池
北极星储能网讯,近日,重庆市发改委发布《关于重庆瑞浦兰钧能源动力与储能锂离子电池及系统项目的节能审查意见》。以下为原文内容:关于重庆瑞浦兰钧能源动力与储能锂离子电池及系统项目的节能审查意见重庆瑞浦兰钧能源有限公司:你单位《关于报请审查重庆瑞浦兰钧能源动力与储能锂离子电池及系统项目
北极星储能网获悉,2月6日,天津市发展改革委关于印发天津市2024年重点建设、重点储备项目安排意见的通知。文件提出,吉星新能源动力电池及储能电池生产项目、荣盛盟固利扩产2.5GWh锂离子动力电池项目、贝特瑞年产6万吨锂离子电池负极材料项目等电池项目。原文如下:市发展改革委关于印发天津市2024年
1月29日,为落实《质量强国建设纲要》要求,加强对关系人民群众身体健康和生命财产安全、公共安全、生态环境安全的重点产品质量安全监管,市场监管总局制定了《全国重点工业产品质量安全监管目录(2024年版)》(以下简称《目录(2024年版)》)。附件信息显示,该目录包括254种产品,以及对应的产品生
北极星储能网获悉,1月29日,高邮周山共享储能项目锂离子电池储能系统采购项目招标公告发布。项目位于江苏省扬州市高邮市,招标人为高邮聚合光伏发电有限公司,招标内容为100MW/200MWh锂离子电池储能系统。
近日,联投湖北工建三公司承建的全省首家锂离子电池负极材料一体化项目——斯诺年产10万吨新能源动力电池负极材料一体化项目低温炭化车间成功进行点火试车,标志着该项目朝着建成投产目标又近一步。斯诺年产10万吨新能源动力电池负极材料一体化项目是随州市、随州高新区招商引资的新能源产业项目,总投
北极星储能网获悉,2024年1月25日,国家能源局举行新闻发布会,介绍2023年我国新型储能发展情况、全国统一电力市场体系建设情况、国际清洁能源日设立背景及我国对全球清洁能源发展贡献,并回答记者提问。能源节约和科技装备司副司长边广琦就2023年我国新型储能发展情况进行了介绍。能源节约和科技装备
北极星储能网讯,3月28日,盛新锂能发布2023年年度报告。根据公告显示,报告期末,公司总资产207.53亿元,同比增长12.60%,归属于上市公司股东的净资产129.61亿元,同比增长1.85%。报告期内,公司实营业收入79.51亿元,同比下降33.96%;实现归属于上市公司股东的净利润7.02亿元,同比下降87.35%。报告
北极星储能网讯,3月28日,天齐锂业发布2023年年度报告。根据公告显示,2023年,公司实现营业总收入405亿元,同比增长0.13%;归属于上市公司股东的净利润为72.97亿元,扣除非经常性损益后的净利润为71.77亿元。天齐锂业目前现有锂化工产品铭牌产能8.88万吨/年,加上已宣布的规划锂化工产品产能超过14万
北极星储能网获悉,近日,内蒙古大学获批国家重点研发计划“政府间国际科技创新合作”重点项目.项目由校名誉校长、能源材料化学研究院院长赵东元院士作为负责人承担的国家重点研发计划“政府间国际科技创新合作”重点项目——“高性能水系电池的构建及其多孔材料关键制备技术”获科技部批准立项,项目
北极星储能网讯,3月23日,内乡县钒储能产业全链条一体化项目签约仪式在河南南阳会议中心举行。大连融科储能集团股份有限公司和北京金阳集团依托内乡县钒资源优势,在内乡合作进行矿产资源开发、提钒冶炼、电池储能装备制造等全链条一体化项目建设。项目分两期建设,一期投资约10亿元,建设内容为高纯
北极星储能网获悉,3月21日,中国碳中和发布公告,集团与郑州工程技术学院(郑州工学院)签署战略合作框架协议,加速推进绿色低碳转型,并切实开展碳达峰、碳中和工作。透过共同发挥各自优势,秉承“共同发展、诚信合作”的宗旨,开展以下合作内容:根据协议,集团与郑州工学院计划共建“储能新材料”研
北极星储能网讯:3月18日下午,习近平总书记在湖南省长沙市,考察了巴斯夫杉杉电池材料有限公司。巴斯夫杉杉电池材料有限公司,是德国领先的化学公司巴斯夫和中国企业五百强杉杉2021年共同成立的合资公司。其中巴斯夫持股51%,杉杉持股49%。该公司已构建涵盖原材料、正极材料前驱体、正极活性材料及废
长协之外,澳洲主要矿商的现货/零单拍卖价格,一直以来也是锂价阶段走势的重要风向标。3月15日,澳大利亚矿商Pilbara以1106美元/吨(约合人民币7960元)的到岸价格,提前结束了一批5000吨、5.5%品味锂辉石散货的拍卖。该批货物预计于2024年12月交付,故对应到2025年1月的锂价。此前市场期待Pilbara本次
磷酸锰铁锂作为提高电池性能的关键正在加速迈入产业化的门槛电池技术的革命性突破,在于正负极等材料的创新,从而从根本上解决锂电池在存储能量上的限制,在电化学性能稳定以及热管理等安全性问题,达到在动力和储能以及消费领域的全面普及性应用,方能真正发挥储能对新能源发展和我国能源结构转型的重
北极星储能网获悉,3月15日,科达自控子公司科达新能源科技有限公司与华阳集团旗下山西华钠芯能科技有限责任公司签署战略合作协议,同时签署了万套钠离子电池包采购合同。双方就钠离子电池在电动自行车领域推广应用达成共识,将进一步加强双方在电动自行车钠离子电池组开发、市场应用以及商业化推广领
经历了2月底至3月初的快速反弹后,碳酸锂价格近日再度重挫。3月14日,碳酸锂期货大幅下挫,主力LC2407合约报收11.21万元/吨,大跌7.01%。而就在3月13日,碳酸锂期货主力合约一度逼近此前12.50万元/吨的关口,涨幅一度接近3%。随后尾盘跳水,价格报11.88万元/吨,但仍旧存在0.38%的上涨幅度。01、现货价
北极星储能网讯,3月17日,尚太科技发布投资者关系活动记录表显示,公司目前正在积极寻找优质的外协厂商合作,为第二季度开始委外石墨化加工做准备。1、请介绍一下公司2023年四季度和2024年一季度的排产情况、库存、出货情况?答:原则上,公司根据市场需求情况及备货政策适时动态调整公司的产能利用率
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!