为什么锂离子电池使用硅碳作为负极材料?
来源：宝鄂实业
2019-12-14 21:58
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为什么锂离子电池使用硅碳作为负极材料?近年来，中国锂离子电池行业发展迅速，全球市场份额不断上升。与石墨阴极相比，硅碳阴极具有更高的质量能密度和体积能密度。采用硅负极材料的锂离子电池，其质量能密度可提高8%以上，体积能密度可提高10%以上。因此，硅阳极材料具有非常广阔的应用前景。
为什么锂离子电池使用硅碳作为阴极材料?
锂离子电池正极材料。JPG
硅是目前发现的比容量最高(4200mAh/g)的锂离子电池正极材料，是一种最有潜力的正极材料。硅阳极材料存在循环寿命低、体积变化大、SEI膜连续生成等问题。硅碳锂离子电池负极材料可以有效地改善这些问题，因此硅碳正极材料无疑将是未来负极材料发展的重点。
硅材料的质量比容量可达4200mAh/g，远远超过碳材料的372mAh/g，是目前已知用于阴极材料的理论比容量最高的材料。此外，硅材料环保，储量丰富，成本低廉。然而,硅负极材料有问题,如循环寿命低、大体积变化和持续一代的SEI膜,碳和硅锂电池负极材料可以有效地改善这些问题,这是毫无疑问,硅碳负极材料将是未来发展的重点的阳极材料。
国外一些企业已经实现了硅碳阴极材料的规模化生产。国内企业在硅碳阳极产业化方面相对缓慢。姗姗股份、江西紫宸、深圳贝特瑞等公司长期从事硅碳正极材料的生产，已推出多款具有一定产能的硅碳正极材料。
随着电池电极材料的发展，锂离子电池技术得到了迅速的发展。目前，锂钴电池已扩展到三元、锰酸锂、磷酸铁锂、硅碳负极电池系统。新型硅碳阴极锂离子电池突破了石墨作为负极的固有局限，其性能明显优于传统锂离子电池。它已经成为最有前途的储能电池之一。
由于锂插入硅碳负极材料具有高潜力,从而避免锂金属烧结过程中形成的沉积,由于平衡电势高于大多数的还原电位电解液溶剂,所以不是电解质,固液界面形成钝化膜,避免很多副作用,大大提高安全,锂材料在烧结过程中的安全性和稳定性是最重要的指标。
硅碳正极材料的总产出不足锂正极材料的1%。然而，随着主要负性企业的扩大和新企业的崛起，预计硅碳材料将在2019年底正式进入市场并实现大批量生产。硅碳正极材料是未来锂电池正极材料最有潜力的应用。由此可见，硅碳正极材料的市场容量很大，这也是目前众多企业和科研单位纷纷推出硅碳正极材料的原因。
结论:锂电池正极材料是锂离子电池工业中最关键的一环。阴极材料占锂电池总成本的25%到28%。硅碳阴极作为一种新型的锂离子电池正极材料，在提高电池的能量密度方面比石墨阴极更有效。硅碳正极材料具有越来越广阔的应用前景。
