關(guān)于硅基鋰電池負(fù)極材料的發(fā)展概況，你了解嗎？

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，我們的硅基鋰電池負(fù)極材料也在快速發(fā)展，那么你知道硅基鋰電池負(fù)極材料的詳細(xì)資料解析嗎?接下來讓小編帶領(lǐng)大家來詳細(xì)地了解有關(guān)的知識(shí)。硅基材料作為鋰電池的負(fù)極具有容量大，來源廣泛和環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過20多年的發(fā)展，鋰電池的能量密度已無法滿足各種消費(fèi)電子設(shè)備，尤其是儲(chǔ)能設(shè)備和電動(dòng)汽車的能量密度要求。硅和含硅材料的比容量高達(dá)4000mAh / g。被認(rèn)為是有前途的負(fù)極材料。
在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中，硅會(huì)使Si的體積膨脹100％?300％，這會(huì)在材料中引起較大的內(nèi)應(yīng)力并破壞材料的結(jié)構(gòu)。電極材料會(huì)掉落在銅箔上，而SEI則會(huì)掉落在硅表面上。薄膜是連續(xù)破碎形成的，這一起降低了電極的導(dǎo)電性和循環(huán)穩(wěn)定性；硅是一種半導(dǎo)體，其電導(dǎo)率比石墨差得多，導(dǎo)致鋰離子脫嵌過程中出現(xiàn)很大程度的不可逆性，這進(jìn)一步降低了其第一庫侖效率。因此，有必要解決充放電過程中硅的體積膨脹和初始充放電效率低的問題。
作為主要負(fù)極材料，石墨負(fù)極材料已被廣泛使用，但石墨負(fù)極材料的容量已達(dá)到360mAh / g，接近理論克容量372mAh / g，難以增加其空間。硅和碳的化學(xué)性質(zhì)相似。硅可以在室溫下與鋰合金化以形成Li15Si4相。理論比容量高達(dá)3572mA·h / g，遠(yuǎn)高于商品石墨的理論比容量。它在地殼中具有非常豐富的元素儲(chǔ)備。由于其低成本和環(huán)境友好性，硅陽極材料一直引起研究人員的關(guān)注，并且是最有潛力的下一代鋰離子電池陽極材料之一。

如今，隨著動(dòng)力電池市場(chǎng)需求的快速增長(zhǎng)，它帶動(dòng)了各種上游材料領(lǐng)域的快速發(fā)展。同時(shí)，業(yè)界也對(duì)電池材料的性能提出了更高的要求。在負(fù)極材料方面，近年來，世界各地的科學(xué)家都在嘗試開發(fā)可以代替石墨的負(fù)極材料。硅基負(fù)極材料的比容量可以達(dá)到4200mAh / g，這比石墨負(fù)極的理論比容量372mAh / g高得多。 ，比石墨負(fù)極高出十倍以上，因此受到科研界和制造商的青睞。
盡管近年來硅基負(fù)極材料在應(yīng)用方面已取得了許多改進(jìn)，但在實(shí)際應(yīng)用中，仍需要石墨材料的配合，這并未完全動(dòng)搖石墨材料在鋰電池負(fù)極領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。然而，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，硅基負(fù)極材料在循環(huán)性能和生產(chǎn)成本方面仍有改進(jìn)的空間，并有望成為“鋰電池負(fù)極材料的新大陸”。
目前，硅基負(fù)極材料的商業(yè)應(yīng)用還處于起步階段。主要應(yīng)用領(lǐng)域是高端3C，電動(dòng)工具，電動(dòng)汽車和軍用鋰電池。隨著國(guó)家的迫切需求以及高能量密度鋰電池的市場(chǎng)需求，硅基負(fù)極材料的市場(chǎng)需求將在2020年左右顯著增長(zhǎng)，市場(chǎng)份額將逐年增加。據(jù)估計(jì)，到2023年，硅基負(fù)極材料的市場(chǎng)份額將達(dá)到30％以上。
硅負(fù)極的故障很大程度上歸因于在鋰的插入和去除過程中由于巨大的體積膨脹而引起的硅顆粒的破裂和破裂。為了減少硅陽極的體積膨脹，人們開發(fā)了SiOx材料。與純硅材料相比，其體積膨脹顯著降低。其與C的復(fù)合材料是一種性能更好的硅陽極材料，在實(shí)踐中也得到了廣泛的應(yīng)用。硅材料，但是該材料在實(shí)際使用中仍然存在硅陽極失效的問題。研究發(fā)現(xiàn)，失效與Li +的插入速率和電解質(zhì)類型密切相關(guān)，更重要的是，與Si陽極的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。
當(dāng)當(dāng)前的動(dòng)力電池正極材料未能取得重大突破時(shí)，負(fù)極材料的選擇已成為決定動(dòng)力電池能量效率的重要因素。隨著新能源汽車對(duì)續(xù)航里程要求的不斷提高，硅基負(fù)極材料的高比容量?jī)?yōu)勢(shì)將逐漸顯現(xiàn)，有望打破鋰電池負(fù)極材料領(lǐng)域石墨的“主導(dǎo)”格局，而鋰電池負(fù)極材料市場(chǎng)可能會(huì)重新洗牌。以上是對(duì)硅基鋰電池負(fù)極材料相關(guān)知識(shí)的詳細(xì)分析。我們需要繼續(xù)在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，以便我們可以設(shè)計(jì)更好的產(chǎn)品并更好地發(fā)展我們的社會(huì)。