鋰離子電池為什么要用硅碳作為負極材料?

來源：存能電氣  日期：2019-08-30 13:52  瀏覽量：次

　　鋰離子電池為什么要用硅碳作為負極材料？近年來，我國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，全球市場份額不斷攀升，硅碳負極相比石墨負極具有更高的質(zhì)量能量密度和體積能量密度，采用硅負極材料的鋰離子電池的質(zhì)量能量密度可以提升8%以上，體積能量密度可以提升10%以上。因此硅負極材料將具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

　　鋰離子電池為什么要用硅碳作為負極材料？

　　硅是目前人類至今為止發(fā)現(xiàn)的比容量(4200mAh/g)最高的鋰離子電池負極材料,是一種最有潛力的負極材料。硅負極材料存在的問題有循環(huán)壽命低、體積變化大、持續(xù)產(chǎn)生SEI膜，而硅碳鋰離子電池負極材料可以有效改善這些問題，所以硅碳負極材料是未來負極材料的發(fā)展重點無疑。

　　硅材料的質(zhì)量比容量最高可達4200mAh/g，遠大于碳材料的372mAh/g，是目前已知能用于負極材料理論比容最高的材料。并且硅材料環(huán)境友好、儲量豐富、成本較低。但是硅負極材料存在的問題有循環(huán)壽命低、體積變化大、持續(xù)產(chǎn)生SEI膜，而硅碳鋰電池負極材料可以有效改善這些問題，所以硅碳負極材料是未來負極材料的發(fā)展重點無疑。

　　國外部分企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了硅碳負極材料的量產(chǎn)。國內(nèi)企業(yè)在硅碳負極產(chǎn)業(yè)化方面動作相對慢一點。杉杉股份、江西紫宸、深圳貝特瑞等早已布局硅碳負極材料的生產(chǎn)，目前已推出幾款硅碳負極材料，且具有一定產(chǎn)能。

　　隨著電池電極材料的發(fā)展，鋰離子電池技術(shù)得到了迅速發(fā)展。目前，鋰鈷電池已擴展到三元系、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、硅碳負極等電池體系。新型硅碳負極鋰離子電池突破了石墨作為負極的固有局限性，其性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鋰離子電池。它已成為最有前途的儲能電池之一。

　　由于硅碳負極材料具有高的鋰插入電位，因此在燒結(jié)過程中避免了鋰金屬的形成和沉淀，并且由于平衡電位高于大多數(shù)電解質(zhì)溶劑的還原電位，所以不會與電解液，在固液界面不形成鈍化膜，避免了許多副反應(yīng)，大大提高了安全性、安全穩(wěn)定是鋰材料燒結(jié)過程中最重要的指標。

　　前硅碳負極材料的總產(chǎn)量尚不足鋰電負極材料的1%，不過隨著各大負極企業(yè)的擴產(chǎn)和新企業(yè)的崛起，預(yù)計硅碳材料在2019年底會正式大批量進入市場。硅碳負極材料是未來鋰電池負極材料最具應(yīng)用潛力的，可見硅碳負極材料的市場容量有多大，這也解釋了目前為何有眾多企業(yè)和研究單位布局硅碳負極材料。

　　總結(jié)：鋰電池負極材料目前處于鋰離子電池產(chǎn)業(yè)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。負極材料占比鋰電池總成本的25%～28%。硅碳負極作為新型鋰離子電池負極材料，在提升電池能量密度方面比當(dāng)前石墨負極更高效。硅碳負極材料應(yīng)用前景越來越光明，未來硅碳負極材料很可能成為負極材料中的佼佼者。