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計劃年產二百噸納米硅粉應用于鋰電池硅碳負極材料中

日期:2019-02-16    瀏覽量:載入中...

作為鋰離子電池負極材料,納米硅粉具有高理論比容量(理論值4200mAh/g),遠遠高于目前應用的碳材料,但是納米硅作為鋰電池負極材料的缺點是在與鋰合金化的過程中,伴隨著很大的體積變化,在循環過程中會造成活性物質的脫落使容量很快衰減,循環性能很差。目前為了解決這個問題,有研究者把納米硅粉/納米氮化鈦/納米碳化鈦三種材料作為復合材料,實驗表明它們具有穩定的循環性能,TiN,TiC?等相作為惰性組分起到了穩定結構的作用,其作用主要表現在:在放電過程中,對于LiSi形成過程中的體積膨脹起到緩沖作用,抑制由于合金粉化,從電極上剝落而引起的容量衰減,在充電過程中,又起到阻止Si微粒團聚的作用。另外,TiN,TiC?等相的導電性都較好,有增強電極導電性的作用。由于納米硅對與鋰電池的高吸收率,將納米硅用于鋰電池可以提高鋰電池的容量。以和石墨為原料,替代納米碳粉,作為鋰電池負極材料,利用機械球磨的方法制備了硅/石墨復合物,?采用XRD、SEM以及電化學測試等手段對材料進行了結構表征和性能測試.通過球磨不同質量比的硅和石墨,?并對相應的復合物進行充放電測試,?尋找到了硅和石墨的合理比例,?其值為19。組成Si-C復合材料,可以有效的降低由于硅吸收鋰離子時的膨脹,同時可以加大與電解液的親和力,易與分散,提高循環性能。用納米硅粉做成納米硅線用在充電鋰電池負極材料里,或者在納米硅粉表面包覆石墨用做充電鋰電池負極材料,可以提高了充電鋰電池3倍以上的電容量和充放電循環次數。實驗結果表明,?所得材料既具備高于純納米硅的循環性能,?又具有比石墨高的可逆容量,同時提高鋰電池容量。當納米硅粉?高容量納米硅與石墨的質量比為4:6時,容量衰減較快,25次循環后容量為200mA.h/g,故復合物中硅的含量不能太大.如果硅的含量較大,導致石墨不能很好地將硅分散開,納米硅粉之間接觸的機會增多,發生團聚,庫侖效率和循環性能會隨之下降.硅和石墨質量比為3:7時,復合物25次循環后的可逆容量雖然大于硅與石墨質量比為4:6(約240mA.h/g)時的可逆容量,但從曲線上看出,衰減還是很快.可見硅與石墨質量比為1:92:8時,循環性能較好,而1:9時為好.由于納米硅的價格又遠高于石墨,故如應用于生產實踐,硅和石墨比為1:9更為經濟.與純石墨比較,質量比1:9的復合物可逆容量大大提高,是石墨的兩倍多.循環性能也較好,30次循環后達到310mA.h/g.硅及含硅材料作為鋰離子電池負極材料具有很高的比容量,硅的理論容量為4200mA.h/g,機械球磨法制備的石墨/納米硅復合物被用作鋰離子電池負極材料.該復合材料體現了硅儲鋰量高及石墨循環性能良好、體積效應小的特點.實驗結果得出的硅/石墨質量比為1:9?.電化學性能測試表明復合材料循環性能相對純硅電極有大改善且具有高于石墨的可逆容量,有望代替石墨成為新一代鋰離子電池負極材料。?

上海超威納米科技有限公司經過多年的激光離子束氣相法生產納米硅粉的工藝調整和市場硅碳負極材料對納米硅粉的需求完善,已經成功地把納米硅顆粒應用到鋰電池硅碳負極材料中,上海超威納米公司計劃于2019年穩定供應200噸納米硅顆粒,應用于鋰電池硅碳負極材料中。

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