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硅基负极的主要问题和解决方案,入如何实现产业化?
2020-10-15     来源:上海依肯机械设备有限公司   >>进入该公司展台 

硅基负极的主要问题和解决方案入如何实现产业化

 

硅基负极的主要问题就是体积膨胀, 这是行业这么多年来的痛点。首先颗粒的粉化,因此机械完整性变差,从而导致材料的循环性能衰减,这是从材料自身方面来讲。硅基负极材料做成电极后,又有了界面问题,比如固固界面和固液界面的问题。首先,固固界面包括活性物质与导电剂,活性物质与集流体,活性物质与活性物质之间的分离或脱离,因此电接触变差,从而导致电极循环性能衰减。此外,固液界面,也就是活性物质与电解液之间,由于表面SEI膜的重复生长,SEI膜的增厚、成分变化,以及电解质分解沉积、析锂,从而导致电池的循环性能衰减。所以,SEI膜的强度、完整性,电化学及热力学稳定性,这些是决定电池循环性能的关键!不得不强调低循环寿命是硅基负极商业化应用的瓶颈。

 

根据前面讲述的硅基负极的主要问题,收集整理了近些年来行业里面所用到的解决方案:(1)纳米化(0~2维):减小绝对体积的膨胀,减少锂离子传输的路径,反应活性增加。(2)薄膜化:包括共沉积型、三明治型。(3)多孔化:包括网络结构、多孔结构、中空结构。(4)复合化:包括硅/碳复合、硅/金属或其氧化物复合、硅/其他物质复合,其中研究得最多的就是硅碳复合了。前面的纳米化、薄膜化、多孔化和复合化,整体来说都主要是为了缓冲嵌/脱锂过程中的体积效应。(5)预锂化、预镁化,人造SEI膜,这些都主要是为了提高首效,但预锂化和预镁化对循环性能是否也有利,这个从目前来看有争议。(6)新型导电剂与添加剂、新型电解液、新型粘接剂、改进集流体。其中新型导电剂和添加剂主要是提高导电性;新型电解液是建立一个稳定的固/液界面;新型粘结剂和改进集流体,主要是维持电极的结构完整性。

 

SiCSiOxC产业化工艺,主要包括硅源、碳源等粉碎、研磨/细化,接着进行干法混合或湿法混合,再经过滤+烘干,或喷雾干燥/造粒,然后经热处理/碳化,最后是粉碎、分级、筛分、除磁、成品包装。十年磨一剑,细节决定成败!各家工艺不尽相同,条条大路通罗马,但产业化衡量只有一个标准,那就是性价比高!

SiCSiOxC产业化瓶颈,针对不同的工艺路线来讲,比如对于纳米硅碳,纳米硅颗粒或纤维之间易团聚,降低比容量;硅的纳米化制备过程复杂、成本高,且容易氧化;循环性能有待提高。对于多孔硅碳,模版法成本高,且难以规模化生产;还原法存在一定的安全隐患和环保问题。对于氧化亚硅碳,首次效率偏低,预锂化条件苛刻且成本高;随着SiOx材料中氧含量的增加,导致材料的比容量和首次效率均降低。

 

针对硅源的粉碎,纳米硅的湿法混合,依肯有效率高,成本低的,省时省力。上海依肯机械设备有限公司是一家中德合作经营企业,依肯通过引进德国IKN技术和科学管理模式,形成了完整的研发、制造及营销体系。她保持与全球的混合乳化技术同步,同时拥有一流的技术研究人才和生产能力,为中国及全球提供多元化的产品及技术服务。“追求卓越品质”是依肯公司是的宗旨。“成功源自创新”亦是公司全体员工一直努力追随的目标。

公司主要研发,生产制造,销售流体领域的几大系列:一乳化机(乳化机,高剪切乳化机,管线式乳化机)二 均质机,三 分散机,四 胶体磨,五 乳化泵,六 研磨机,七湿法粉碎机,九成套设备等系列。为混合分散均质悬浮乳化湿磨粉液混合等领域提供高品质的解决方案,设备加工材料细度可达微纳米级别。依肯公司作为国内的XX供应商,凭借着对广大客户要求的深入了解,为客户解决流程工艺中的难题,混合技术,乳化均质,粉液混合技术和合理的配置方案,确保设备运行稳定的可靠性。她已广泛应用于石油石化化工食品生物制药、核工业、精细化工等领域,并成功为国家工程配套,部分产品返销国外,取得了显著的经济效益和社会效益。

 


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