硅碳负极材料作为新一代锂离子电池负极的材料,因其理论比容量高而备受关注。然而,在实际使用过程中面临诸多问题,如硅在充放电过程中会发生剧烈的体积膨胀(约300%),导致电极粉化、固体电解质界面(SEI)膜反复破裂等,严重影响电池的循环寿命。包覆工艺是解决上述问题的关键技术之一,通过在硅颗粒表面包覆一层功能性材料(如碳、金属氧化物等),可有效抑制体积膨胀、提升导电性并稳定SEI膜。
目前业内主流的包覆工艺主要有以下几种:
1.化学气相沉积(CVD)
原理:在高温下通过气相碳源(如甲烷、乙炔)在硅颗粒表面热解沉积碳层。
优点:包覆层均匀、致密,可精准调控厚度。
应用:常用于制备核壳结构硅碳复合材料。
2.物理包覆法
原理:将基材与包覆材料(如沥青、树脂、石墨烯)混合,通过高温碳化形成包覆层。
优点:工艺简单、成本低,适合规模化生产。
挑战:需优化基材与包覆材料的分散均匀性。
3.原子层沉积(ALD)
原理:通过交替通入前驱体气体,在硅表面逐层沉积超薄包覆层(如Al₂O₃、TiO₂)。
优点:包覆层厚度可精确到原子级别,界面结合力强。
缺点:设备成本高,效率低,适合实验室研究。
4.溶胶-凝胶法
原理:将硅分散在含碳前驱体的溶胶中,通过凝胶化、干燥和碳化形成包覆层。
优点:工艺灵活,可引入多孔结构以缓冲体积膨胀。
5.聚合物原位包覆
原理:通过聚合物单体(如聚苯胺、聚吡咯)在硅表面原位聚合,形成导电弹性包覆层。
优势:兼具导电性和缓冲体积膨胀的能力。
目前业界主流采用化学气相沉积(CVD)法进行包覆,但此法存在成本高,易燃易爆等诸多问题。湖南经源经过长时间的研究和探索,提出使用物理包覆法,并且设计生产了针对硅碳负极的包覆机。
湖南经源的包覆机直面物理包覆法面临的挑战“需优化基材与包覆材料的分散均匀性”。创新性的提出了先将物料充分流化、雾化再进行对撞包覆的原理。运用这个原理,我们研发了经源干法包覆机(DCE)和经源流化包覆机(FCE)。其中干法包覆机应用于基材与包覆材料均为干粉的场景,流化包覆机应用于基材为干粉,包覆材料为溶液的包覆场景。
两款设备凭借优异的性能和诸多专利的加持,为客户提供了硅碳负极包覆的新选择。在多次试验中取得了良好的效果,经过反复验证后,进一步扩大了设备容量,实现了产线化。
产品特点
气力流化包覆,形貌完整,包覆均匀;
高效能利用,较传统机械式的节能20%以上
通过惰性气体保护,易于实现对空气敏感的物料的包覆。
多功能集成,一机完成真空上料、气流分散、流化包覆、送料储存、除尘作业,无需辅助设备。
设备提供产线级产品,另外,我们可以提供小型试验机供客户选择,同时可以为客户提供定制化的参数优化服务。
48


- 为什么近期LDH的电催化应用频登顶刊?
- 纳米材料与类器官:从相互作用到个性化医疗的突破
- AFM、AHM等顶刊报道黑磷的最新研究进展
- 为什么中药碳点的研究进展值得关注?
- 高纯拟薄水铝石:开启材料科学新纪元的璀璨明珠
- 我司首席科学家程金生博士获得荷兰国际学术机构颁发的评审专家证书
- 为什么近期MOF材料的研究进展值得关注?
- 致密化压力对石榴石固态锂电池成型和性能的影响
- 苏州碳丰科技首席科学家程金生老师以本公司名义在国际上发表关于石墨烯纤维的论文《石墨烯纤维纳米复合材料的合成及氨基酸检测的分析应用》:
- 介可视·散装物料库存管理雷达全景扫描系统在料仓、堆场中的应用
- 磷酸化修饰鬼臼果多糖的制备及生物活性
- DSR论文解读:Advanced Science News 报道中科院长春应化所新型非铂催化材料研究成果
- High-throughput preparation, scale up and solidification of andrographolide nanosuspension using hummer acoustic resonance technology(纳米混悬剂制备的前瞻性技术 - 蜂鸟声共振)
- 扫描电镜优秀论文赏析|飞纳台式扫描电镜电极材料上的应用
- 扫描电镜论文赏析-干旱影响杨树叶片及次生木质部发育的分子机制
- 压实度与密实度的区别
