在這種背景下,硅基負極材料因其較高的理論比容量(高溫4200mA·h/g,室溫3580mA·h/g)、低的脫鋰電位(<)、環境友好、儲量豐富、成本較低等優勢而被認為是極具潛力的下一代高能量密度鋰離子電池負極材料。但是,硅基負極材料在規模使用過程中仍存在兩個關鍵問題需要解決:①硅材料在脫嵌鋰過程中反復膨脹收縮,致使負極材料粉化、脫落,并終導致負極材料失去電接觸而使電池徹底失效;②硅材料表面SEI膜的持續生長,會一直不可逆地消耗電池中有限的電解液和來自正極的鋰,終導致電池容量的迅速衰減。納米硅碳負極材料則是可以有效解決上述問題的方向之一。本文主要從基礎研發和中試放大等角度總結了中國科學院物理研究所(以下簡稱物理所)和中國科學院化學研究所(以下簡稱化學所)在硅碳負極材料方面取得的研發進展。 紹興新型納米硅磨石地坪材料區別。杭州進口納米硅磨石地坪設備工程
截至目前,硅納米化的方法較多,如cna公開了一種將微米粗硅粉通過球磨機研磨制備納米硅粉的方法、cna中使用的化學氣相沉積法、cna中使用等離子發生器分解硅烷法、cna中使用的鎂熱還原法等。其中,傳統的機械研磨法較為簡單、成本低,但由于高速砂磨過程中,局部顆粒碰撞溫度較高,造成納米硅氧化,純度低,晶體缺陷多,顆粒分布不均勻等缺點,并且產品的粒徑小為80nm,很難做到更小尺寸;而化學氣相沉積法(cvd)采用硅烷為原料,制備粒徑10-150nm范圍,氧化程度低,但該方法產率較低,無法量產,且硅烷易燃易爆,使用其大規模制備存在安全問題;此外,鎂熱還原法可以控制產品的粒徑與形貌,然而產品中的反應殘余物較多,有氧化鎂、二氧化硅等較難剔除,產品純度不高,無法量產。 紹興品牌納米硅磨石地坪報價行情納米硅磨石地坪材料區別。
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在高容量材料方面,由于硅含量較高,其體積膨脹所帶來的后續循環穩定性問題較大,項目組則是從原材料出發,制備了一種粒徑更小(D50<100nm)的摻雜納米硅作為原材料,并在此基礎上開發出使表面包覆更加均勻且更加適合于規模化生產的氣相包覆工藝,提升材料性能。如500mA·h/g的碳包覆納米硅材料,首周效率可達88%,500周后容量保持80%;在氧化亞硅碳復合材料方面,已經有較為成熟的軟碳包覆工藝,在固相條件下對原材料表面進行高溫熱處理,可以有效提高材料首效、增加導電性、緩解膨脹。目前,項目組已經可以制備批次穩定性較高的碳包覆氧化亞硅材料,并且在合作單位取得了較好的測試結果反饋。如420mA·h/g的碳包覆氧化亞硅材料,匹配正極鋰鎳錳酸鋁(NCA),制備成3A·h規格為20650的鋼殼電池,在1C充電、10C放電的測試條件下。 廣東裝修納米硅磨石地坪代理商。
在中試放大方面,項目組于2014年6月與江西紫宸科技有限公司正式開展合作,并搭建了硅碳負極材料的中試生產線,開始進行公斤級的小批量生產。到2015底,已經可以生產批次穩定性較高的噸級碳包覆納米硅材料。到2016年底,已經可以提供百公斤級的碳包覆氧化亞硅材料;目前,該中試線已經可以提供不同類型與規格的納米硅碳負極材料,并且有很多新型工藝以及當前工藝的改進路線正在積極研發和試驗中。同時,該中試線的規模也在不斷擴大,預計到2017年底將實現不同種類的納米硅碳負極材料噸級至百噸級生產。另外,項目組擁有多項納米硅碳負極材料在國內的早期核心專利,具有一定的競爭優勢上海節能納米硅磨石地坪供應商家。天津新型納米硅磨石地坪生產廠家
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零維納米硅材料納米級的硅顆粒對于解決硅基負極體積膨脹有一定效果,納米硅顆粒具有更高的比表面積,而且表面原子也具有更高的平均結合能,所以在體積膨脹過程中能更好地釋放應力,避免自身結構的坍塌。此外,微小的納米硅顆粒材料還能夠縮短鋰離子擴散時間,提高電化學反應速率,增加電極的有效反應面積:一維納米硅材料一維納米硅材料因其高軸徑比,能夠減小硅在循環過程中的軸向體積膨脹,徑向較小的尺寸可有效避免硅的粉化和縮短Li+的擴散距離,可在高倍率條件下充分釋放容量,展現出良好的電化學性能。[10]一維納米硅材料有硅納米線、硅納米纖維、硅納米管等。杭州進口納米硅磨石地坪設備工程
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