新能源汽車電池硅材料與石墨材料，到底孰優(yōu)孰劣？

　　特斯拉model 3的火爆預(yù)售，使人們再次將目光聚焦于新能源汽車，對于鋰電行業(yè)的意義在于其采用的動力電池新材料。據(jù)介紹Model 3電池技術(shù)采用了硅碳負(fù)極，能量密度將達(dá)到300wh/kg，續(xù)航里程約346公里。續(xù)航里程的提升得益于硅材料的比容量要遠(yuǎn)大于石墨材料，而比容量數(shù)值的高低直接體現(xiàn)了單位重量電池的電量。

　　目前市場上使用的石墨負(fù)極材料的理論克容量為372mAh/g，硅碳復(fù)合材料的理論克容量約為4200mAh/g，高出石墨負(fù)極10倍有余。硅碳負(fù)極材料的高容量完全能滿足純動力汽車動力電池的能量要求，但是硅基鋰離子電池充放電過程產(chǎn)生巨大的材料體積膨脹效應(yīng)，使得其難以產(chǎn)業(yè)化。Model 3電池技術(shù)中硅碳負(fù)極的應(yīng)用是硅碳負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化的重要突破。據(jù)介紹，該負(fù)極材料加入了10%的硅，能量密度達(dá)到300wh/kg，隨著技術(shù)的推進(jìn)，硅碳負(fù)極材料有望更進(jìn)一步提升鋰電池容量。無機(jī)硅材料（負(fù)極使用的是硅或者氧化亞硅）為鋰電池容量做出重大貢獻(xiàn)，那么硅材料另一重要成員——性能優(yōu)良的有機(jī)硅材料，其是否也能助力新能源汽車?yán)m(xù)航呢？

　　有機(jī)硅以Si－O鍵為主鏈結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈通過硅原子與其他各種有機(jī)基團(tuán)相連。有機(jī)硅中Si－O鍵的鍵能遠(yuǎn)大于C－C鍵的鍵能，所以有機(jī)硅產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性高，高溫下（或輻射照射）分子的化學(xué)鍵不斷裂、不分解。它可耐高、低溫，可在很寬的溫度范圍內(nèi)使用。同時主鏈無雙鍵存在，不易被紫外光和臭氧所分解。特殊的組成和分子結(jié)構(gòu)使得有機(jī)硅集有機(jī)物、無機(jī)物的功能于一身，具有優(yōu)異的耐高低溫性能、耐候性、電氣絕緣性、生物相容性等。有機(jī)硅材料已廣泛應(yīng)用于建筑、電子電氣，化工等民用方面，甚至在航空、尖端技術(shù)、軍事技術(shù)部門等領(lǐng)域也有大量應(yīng)用。比如應(yīng)用于條件極端的外太空或極寒、極熱的西伯利亞或撒哈拉都能表現(xiàn)出優(yōu)異的特性。

　　溫度控制

　　鋰電池電解液中的碳酸酯具有較高的熔點，一般當(dāng)溫度低于-20℃時，電池不能正常工作；當(dāng)溫度過高時，電池隔膜會熔融造成短路引發(fā)電池起火等安全問題。只有保持適宜溫度，電池才能達(dá)到其最佳性能。道康寧定制的有機(jī)硅材料能夠有效為電池組及電芯散熱，改善電池工作溫度。同時，可點膠的流體態(tài)有機(jī)硅可在電池組形成一個圍繞電池芯的熱屏蔽，當(dāng)環(huán)境過冷或過熱時，電池依然能保持高效運(yùn)作。

　　耐久性

　　新能源汽車日常使用過程中，濕氣會引起電池中六氟磷酸鋰分解產(chǎn)生HF，震動可能造成極耳等斷裂，電池短路，這些最常見的因素均可能影響電池壽命。對此，道康寧提供了“電池組專屬定制”的有機(jī)硅方案解決方法，為電池的耐久性保駕護(hù)航。

　　絕緣性

　　電動汽車電池面臨的另一層挑戰(zhàn)，在于短路和過流，而有機(jī)硅材料的絕緣性則恰如其分地應(yīng)對了這個問題。在電池中應(yīng)用有機(jī)硅，能很好地保護(hù)內(nèi)部關(guān)鍵電子器件、電芯和母線，進(jìn)而避免電涌和電池起火的風(fēng)險。

　　電池作為新能源汽車的動力源，除了正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液等電池原材料影響其性能以外，新能源汽車行駛過程中的溫度變化，震動，濕氣等也會改變電池性能，進(jìn)而影響其續(xù)航能力?？茖W(xué)家對有機(jī)硅在新能源汽車上的應(yīng)用做出了大量探索，道康寧作為有機(jī)硅行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，提出了令新能源汽車跑的更遠(yuǎn)的材料解決方案。