您知道硅基锂电池负极材料的发展状况吗？

随着社会的快速发展，我们的硅基锂电池负极材料也在迅速发展，那么您知道硅基锂电池负极材料的详细分析吗？接下来，让编辑器带领您学习更多有关的知识。硅基材料作为锂电池的负极，具有容量大，来源广泛，环境友好的优点。
经过20多年的发展，锂电池的能量密度已无法满足各种消费电子设备，尤其是储能设备和电动汽车的能量密度要求。硅和含硅材料的比容量高达4000mAh / g。
被认为是有前途的负极材料。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，硅将使Si的体积膨胀100％至300％，这将在材料中引起较大的内部应力并破坏材料的结构。
电极材料将落在铜箔上，而SEI将落在硅表面上。薄膜是通过连续粉碎而形成的，这一起降低了电极的导电性和循环稳定性；硅是一种半导体，其电导率比石墨差得多，这导致锂离子脱嵌过程中出现很大程度的不可逆性。
这进一步降低了其第一库仑效率。因此，有必要解决硅在充放电过程中体积膨胀和初始充放电效率低的问题。
作为主要负极材料，石墨负极材料已被广泛使用，但石墨负极材料的容量已达到360mAh / g，接近理论克容量372mAh / g，难以增加。空间。
硅和碳的化学性质相似。硅可以在室温下与锂合金化以形成Li15Si4相。
理论比容量高达3572mA·h / g，远高于商品石墨的理论比容量。它在地壳中具有非常丰富的元素储备。
由于其低成本和环境友好性，硅阳极材料一直吸引着研究人员的注意，并且是下一代锂离子电池最有希望的阳极材料之一。如今，随着动力电池市场需求的快速增长，它带动了各种上游材料领域的快速发展。
同时，业界也对电池材料的性能提出了更高的要求。在负极材料方面，近年来，全世界的科学家都在尝试开发可以代替石墨的负极材料。
硅基负极材料的比容量可达到4200mAh / g，远高于石墨负极的理论比容量372mAh / g。 ，比石墨阳极高十倍以上，因此受到科研界和制造商的青睐。
尽管近年来硅基负极材料在应用上已有许多改进，但在实际应用中，仍需要石墨材料的配合，这并未完全动摇石墨材料在锂电池负极领域的优势。然而，随着技术的进一步发展，基于硅的负极材料在循环性能和生产成本方面仍具有改善的空间，并且有望成为“锂电池负极材料的新大陆”。
目前，硅基负极材料的商业应用仍处于起步阶段。主要应用领域是高端3C，电动工具，电动汽车和军用锂电池。
随着国家的迫切需求和高能量密度锂电池的市场需求，硅基负极材料的市场需求将在2020年左右显着增加，市场份额将逐年增加。预计到2023年，硅基负极材料的市场份额将达到30％以上。
硅负极的故障很大程度上归因于在锂的插入和去除期间由于巨大的体积膨胀而导致的硅颗粒的破裂和破裂。为了减少硅阳极的体积膨胀，已经开发了SiOx材料。
与纯硅材料相比，其体积膨胀显着降低。具有C的复合材料是性能更好的硅阳极材料，在实践中也得到了广泛的应用。
硅材料，但是这种材料在实际使用中仍然存在硅阳极失效的问题。研究发现，失效与Li + in密切相关。