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
硅碳材料是最有潜力的锂电池负极材料
硅是目前人类至今为止发现的比容量(4200mAh/g)最高的锂离子电池负极材料,是一种最有潜力的负极材料,但硅作为锂电池负极应用也有一些瓶颈,第一个问题是硅在反应中会出现体积膨胀的问题。通过理论计算和实验可以证明嵌锂和脱锂都会引起体积变化,这个体积变化是320%。所以不论做成什么样的材料,微观上,在硅的原子尺度或者纳米尺度,它的膨胀是300%。在材料设计时必需要考虑大的体积变化问题。高体积容量的材料在局部会产生力学上的问题,通过一系列的基础研究证明,它会裂开,形成严重的脱落。
硅体积膨胀会导致一系列结果:
1.颗粒粉化,循环性能差
2.活性物质与导电剂粘结剂接触差
第二个问题就是在硅表面的SEI膜是比较厚且不均匀的,受温度和添加剂的影响很大,会影响锂离子电池中整个比能量的发挥。
石墨表面因为导电性特别好,相对来说SEI膜比较均匀,它的组成跟硅负极不一样。为了研究这个问题,中科院相关科学家做了模型材料,通过微加工做成硅纳米柱。观察这种材料在充放电过程中SEI膜的生长,我们发现随着循环次数的增加,SEI膜逐渐把硅柱中间的空隙填上,覆盖完后还会继续生长大概4.5µm,在硅表面如果不加任何处理,SEI膜可以长得很厚。这说明它是多孔的,溶剂始终能够接触到浸到硅的表面,这样在全电池设计时是不行的。怎么样解决这个问题,中科院科相关学家做了一些尝试在硅上做了碳包覆,为了做对比,我们硅上只做了部分的石墨烯包覆,其他地方空出来。最终看到包覆和不包覆SEI膜的生长情况不一样,碳包覆的SEI膜就明显减少,没有包覆的SEI膜就有很多。
从长期的基础研究来看,①通过硅粉纳米化;②硅碳包覆;等技术手段可以有效解决硅在锂电池负极应用中遇到的问题。无论是纳米硅碳还是氧化亚硅碳,硅力求做到以下几点:
硅粒径:<20nm(理论上越小越好);均匀度:标准偏差小于5nm;纯度:>99.95%;形貌:100%球形率。
另外,完整的表面包覆非常重要,防止硅和电解液接触,产生厚的SEI膜的消耗。微观结构的设计也很重要,要来维持在循环过程中电子的接触,离子的通道,体积的膨胀。
碳包覆机理在于:Si的体积膨胀由石墨和无定形包覆层共同承担,避免负极材料在嵌脱锂过程因巨大的体积变化和应力而粉化。碳包覆的作用是:
(1)约束和缓冲活性中心的体积膨胀
(2)阻止纳米活性粒子的团聚
(3)阻止电解液向中心渗透,保持稳定的界面和SEI
(4)硅材料贡献高比容量,碳材料贡献高导电性
硅碳负极具有非常广阔的市场空间
负极材料技术相对比较成熟,且其集中度较高,产能由日本向中国转移比较明显。目前负极材料以碳素材料为主,占锂电池成本较低,在国内基本全面实现产业化。从区域看,中国和日本是全球主要的产销国,动力电池企业采购负极主要来自于日本企业。
2012-2016年中国负极材料产量情况(万吨)
2015年,全球负极材料总体出货量为11.08万吨,同比增长29.59%。其中中国负极材料的出货量达到7.28万吨,同比增长41.1%,占比高达66%。近几年,随着中国生产技术的不断提高,中国又是负极材料原料的主要产地,锂电负极产业不断向中国转移,市场占有率不断提高。硅碳负极材料是未来锂电池负极材料最具应用潜力的,可见硅碳负极材料的市场容量有多大,这也解释了目前为何有众多企业和研究单位布局硅碳负极材料。
参考资料:
1.钛酸锂基锂离子电池的析气特性
2.炭材料在锂离子电池中的应用及前景
3.PossibleStrategiestoEnhanceTheCyclabilityofSi-basedAnodes
4.北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室材料电化学过程与技术北京市重点实验室,北京100029
5.化学进展,2015,7(9)
6.KimH,SeoM,ParkMH,ChoJ.Chem.Int.ed.,2010,49:2146
7.ElectrochemicalandSolid-StateLetters,2(11)547-549(1999)
8.Y.L.Li,Y.Liang,K.S.Xiao,F.Zheng,andZ.Q.Hu,ActaMetall.Sin.,31,B21(1995).
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。
4月26日,雅保四川新材料有限公司(以下简称“雅保四川”)年产5万吨氢氧化锂锂电池材料项目在四川省眉山市彭山区建成投产,项目投产后将对相关行业发展起到一定的促进作用。据了解,随着新能源汽车、移动电子设备、储能电池组、铝锂合金、新型制冷剂等产业的蓬勃发展,对上游产品碳酸锂和氢氧化锂的需求
今日下午,紫京科技董事长景煜、仙游项目厂长康杰及紫京研究院万博士等一行深入仙游紫京新能源三元前驱体项目现场,开展实地巡查工作,以确保项目顺利推进,为公司新能源产业的发展注入强劲动力。在巡查过程中,董事长一行认真听取了项目负责人的汇报,详细了解了项目进展、设备安装、投产准备等方面的
日前,福建省发改委发布关于印发2024年度省重点项目名单的通知,确定2024年度省重点项目1593个,总投资4.28万亿元,年度计划投资6807亿元,仙游紫京新能源三元前驱体项目名列其中。2024年度省重点项目名单(1593个)一、省在建重点项目(1355个)(五)工业(668个)521仙游紫京新能源科技年产3万吨三元前
目前我国及全球锂电池发展已走到技术的尽头,现今广泛使用的石墨负极材料,其容量发挥已接近其理论比容量(372mAh/g),限制其进一步的应用,因此迫切需要开发出具有更高比容量的负极材料。我国锂电池行业已步入成长期,新能源汽车,电力及工商、家庭等储能,消费电子等终端市场,客户对电池提供的存储
超频三1月30日公告,拟以1100万元收购关联方合计持有的江西三吨锂业有限公司73%股权,本次交易完成后,三吨锂业将成为公司控股子公司,并纳入公司合并报表范围。三吨锂业生产基地位于“亚洲锂都”江西省宜春市,有较丰富的锂资源和人才聚集。三吨锂业主要从事碳酸锂的研发、生产和销售业务,作为锂电池
1月29日IGO发布了公告,称公司与天齐、雅保共同拥有的全球最大锂矿山Greenbushes长协包销定价模式发生了更改。目前将采用发货月上一月的锂盐均价来结算。之前的结算方式为采用上一个季度的锂盐均价来计算。公告也表示,由于天齐和雅保在今年上半年的提货量低于预期,因此矿山产量在此期间将略有减少。
12月9日消息,河南惠强新能源材料科技股份有限公司向河南证监局申请辅导备案登记,民生证券为辅导机构。资料显示,河南惠强新材是一家从事锂电池隔膜研发、生产和销售的国家级高新技术企业,主要产品包括三层共挤隔膜、单层隔膜和涂覆隔膜。隔膜作为锂电池关键材料之一,广泛应用于新能源汽车、消费电
中国建材集团所属咸阳陶瓷院科源新材装备自主研发的国内首台套年产万吨锂电负极材料连续回转炉成功交付,标志着我国锂电池材料的生产实现重大突破。咸阳陶瓷院研发的万吨级锂电负极材料窑炉直径突破2米,长度突破36米,与原有成熟设备比直径放大了30%,长度增加了40%,其生产能力不仅是数字上的突破更
11月22日,萃星(安徽)循环科技有限公司年回收处理4万吨废旧锂电池及材料制备项目环评进行了批前公示。项目名称:萃星循环年回收处理4万吨废旧锂电池及材料制备项目(一二期)建设地点:安徽淮北高新技术产业开发区建设单位:萃星(安徽)循环科技有限公司项目概况:项目工程分两期实施,其中一期工程
日前,厦门市政府印发《于印发进一步稳增长转动能推动经济高质量发展若干措施的通知》。《通知》提出,用好加快推进新能源新材料产业高质量发展政策效益,促进生物医药产业高质量发展,做大做强生物医药、新型功能材料国家战略性新兴产业集群,构建以锂电池为龙头的新能源产业生态。全文如下:
9月7日,海创循环与湖北东宝工业园区管理委员会、中国葛洲坝集团水泥有限公司、葛洲坝荆门水泥有限公司共同签署《新能源材料资源化循环利用项目合作协议书》,规划在荆门建设5万吨/年锂电池回收利用项目。
走进台山,古村落里的宗祠,路边的骑楼建筑、浪漫的海岛……浓郁的侨乡味道四溢,让人不由自主地放慢脚步,已一跃成为人们向往的热门旅游地。近日,为推进“公交+文旅”融合发展,格力钛新能源仿古铛铛车作为“漫途·台城观光巴”观光线驶入江门台山,成为侨博馆往返桂水胜塘村的观光旅游定制公交专线
日前,由国机集团中联西北院EPC总承包的陕煤电力运城有限公司电储能调频项目实现一次性并网成功。本项目是陕煤集团内首个“火储联调”示范项目,该项目的成功并网标志着中联西北院与陕煤集团在储能领域的合作迈上了新的台阶,也为今后公司在陕西省内建设“火储联调”类项目打下了坚实的基础。本项目位
洛阳,千年古都,牡丹之城。每逢春日,便迎来了一场盛大的牡丹盛宴。牡丹文化节。此刻的洛阳,仿佛被上帝泼洒了五彩的颜料。万紫千红的牡丹,或含苞待放,或热烈盛开,在古城的大街小巷,公园庭院中。城内也热闹非凡,随着牡丹进入盛花期,洛阳成为最热门旅游打卡地之一。游客们从四面八方涌来,在花间
北极星储能网获悉,3月27日云南昆明环境局发布关于拟审批《2万吨/年钛酸锂生产线建设项目环境影响报告书》的公示。项目名称:2万吨/年钛酸锂生产线建设项目建设地点:富民县罗免镇高仓村委会大凹村建设单位:云南港烽新材料有限公司建设性质:新建环评单位:云南保兴环境科技咨询有限公司建设内容:项
3月20日,“见证中国品牌力量——2024中国商用车品牌营销盛典”在北京举办。经过严格的评审,格力钛新能源斩获“全球影响力中国客车品牌”殊荣,展现出格力钛持续推动技术成果转化的实力与影响力。科技创新能够催生新产业、新模式、新动能,是发展新质生产力的核心要素。作为国民经济的重要支柱产业之
兔跃龙腾辞旧年,梅红傲雪启新元。新的一程,新的篇章,格力钛新能源2024年开工大吉,开启新的辉煌。龙光焕发新气象祥龙昂首破云出万事兴龙乘势起龙腾四海展雄心龙翔凤舞创佳绩求变创新的气魄,奋发有为的行动只争朝夕的精神,豪情满怀的信念风起云涌迎开门势不可挡开门红2024年龙行龘龘,前程朤朤格力
岁终腊月,时过小寒腊八一到奏响年的序曲将冬日的严寒熬成岁末香甜归期准与寒梅约,粥鼓香花腊八前寄托着新年的祈愿催促着一年的团圆格力钛新能源祝大家腊八节快乐!
日前,由国机集团中联西北院所属新能源院承接的陕煤电力运城有限公司电储能调频项目钛酸锂电池舱和PCS及升压一体机等主要设备顺利吊装完成。此次主要设备的吊装完成,标志着项目正式进入设备安装施工阶段。该项目位于山西省运城市芮城县风陵渡镇经济开发区西侧,站址位于陕煤电力运城有限公司厂区内。
“尔滨啊!家里来qiě啦”!“尔滨啊!又开始整活了”!这个冬天,尔滨彻底火出圈,大批南方“小金豆”蜂拥而至,穿着大棉袄勇闯冰雪世界,“顶流”尔滨也被称为2024年第一个网红城市!或许你有疑问:#哈尔滨为什么叫尔滨#?解答:为了招待好来自五湖四海的朋友,真诚待客的哈尔滨使尽浑身解数,整出了
近日,格力钛新能源微公交正式入驻安徽舒城,服务于城区专线及景区专线,提升城市交通运输效率,推动文旅产业发展和城乡交通一体化进程,为这座历史文化名城注入新的活力。促城乡一体化随着国家对城乡交通一体化发展的重视,各级政府纷纷出台相关政策,推动公共交通服务向农村地区延伸,舒城大力推进全域公
旧年在四季交换中更迭,新岁在烟火绚烂中开启!2023年行至岁终,回首过往,这是踔厉奋发、笃行不怠的一年,也是突破自我、奋力求变的一年。勤于创造、勇于创新,一起来回顾2023年格力钵新能源十大事件!创新突破再获国际金奖第75届德国纽伦堡国际发明展隆重举办,格力钛新能源凭借“一种钛酸锂复合材料
北极星太阳能光伏网获悉,10月12日,大同新成新材料股份有限公司与西北工业大学、西安科技大学合作共建新型光伏材料联合实验室及柔性钙钛矿太阳能电池工艺及设备开发项目签约揭牌仪式举行。大同新成新材料股份有限公司立足企业创新发展,依托产业优势、专业人才和设备优势,与西北工业大学材料学院合作
北极星储能网获悉,8月18日,福建龙岩永定区石墨烯动力(储能)锂离子电池生产项目签约。据悉,该项目总投资18亿,由深圳宁迪新能源有限公司投建,项目年产4GWh动力电池及储能电池,分两期建设。约定一期项目投产后3年内达产,实现年产值8亿元以上、年纳税5000万元以上。
5月11日,镇江500千伏访仙变电站室外5号主变500千伏侧5042开关汇控柜,喷涂了新型纳米陶瓷散热材料,柜体温度半小时内从26.5℃降到了20.8℃。此次采用的纳米远红外陶瓷材料与高品质石墨烯组合“降温服”,可以大幅提升热管理效率,在不需要外部任何能源、不占用额外体积、不增加设备的情况下,以“零能
“目前,单层石墨烯的市场公价是每克近千元,通过我们的特殊提取技术,可以使成本下降至目前的百分之一。”日前,在参观北京旭华时代科技有限公司(以下简称“北京旭华”)研发车间时,该公司董事长崔旭指着玻璃容器内的黑棕色液体向记者如此介绍。该公司曲面石墨烯已量产下线,当前产量达20吨;预计年
近日,工业和信息化部批复组建国家石墨烯创新中心、国家虚拟现实创新中心、国家超高清视频创新中心等3家国家制造业创新中心。国家石墨烯创新中心依托宁波石墨烯创新中心有限公司组建,建设地位于浙江宁波,股东单位充分汇聚了浙江、江苏、广东等14个省份的行业创新力量。国家石墨烯创新中心面向石墨烯
近日,工业和信息化部批复组建国家石墨烯创新中心、国家虚拟现实创新中心、国家超高清视频创新中心等3家国家制造业创新中心。国家石墨烯创新中心依托宁波石墨烯创新中心有限公司组建,建设地位于浙江宁波,股东单位充分汇聚了浙江、江苏、广东等14个省份的行业创新力量。创新中心面向石墨烯产业发展的
由位于柏林的全球能源互联网欧洲研究院(简称欧洲研究院)重点研发的石墨烯改性电工材料新技术此前成功应用于高压断路器新型电触头制备。近日,基于这种新型电触头部件的252KV/63KA敞开式柱上断路器在宁夏石嘴山步桥变电站中正式投入运行。据介绍,这项高端电工材料新技术在世界范围内率先填补了石墨烯改
6月24日由国网联研院、中国电科院、国网宁夏电力、平高集团联合研发的252千伏石墨烯断路器在石嘴山电网220千伏步桥变电站成功挂网运行,标志国内首台基于石墨烯改性电触头的252kV/63kASF6敞开柱式断路器在石嘴山电网正式运行。据了解,新型的石墨烯改性电触头表现出优异的耐磨性、导电性、抗熔焊性和抗
4月25日获悉,中国电力科学研究院有限公司完成新型防腐涂料变压器温升模拟实验。实验数据显示,与传统防腐涂层相比,新型防腐涂料可延长变压器绝缘纸服役寿命,显著提升变压器等输变电设备环保性能,还克服了常规涂料添加高导热填料后防腐蚀性能下降的难题。由于传统防腐涂层热导率远低于外壳金属材料
北极星储能网获悉,1月17日,湖北房县举行2022年招商引资“开门红”签约仪式,14个项目集中签约,其中两个储能生产项目,总投资30.5亿。湖北世润新材料有限公司投资5千万元建设石墨烯项目、湖北钒界新能源有限公司投资30亿元建设钒储能项目、
为了寻求可持续的能源储存,瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员提出了一个新的概念,将石墨烯应用到可持续的钠离子电池中,从而让容量比传统钠离子电池增长了十倍。
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!