鋰離子電池廠家預(yù)測(cè)硅碳負(fù)極材料是鋰離子電池負(fù)極材料的發(fā)展重點(diǎn)。目前，我國(guó)硅、碳原料的產(chǎn)量基本上自用有余，價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定，性價(jià)比高。硅碳材料作為基礎(chǔ)性材料早已滲入到人們的日常生活當(dāng)中，在新能源領(lǐng)域正逐漸改變著人類社會(huì)的交流和生活方式。

鋰離子電池廠家預(yù)測(cè)硅碳負(fù)極材料是鋰離子電池負(fù)極材料的發(fā)展重點(diǎn)

硅基負(fù)極材料因具有較高的理論儲(chǔ)鋰容量,將替代傳統(tǒng)的石墨負(fù)極材料成為下一代鋰離子電池最有前景的負(fù)極材料之一。然而,硅作為負(fù)極材料體積膨脹率大、導(dǎo)電率低、易被電解液分解出現(xiàn)的HF腐蝕,這些缺點(diǎn)限制了其在商業(yè)應(yīng)用中的發(fā)展。

碳具有穩(wěn)定性高、導(dǎo)電性好、價(jià)格低、來源廣等優(yōu)點(diǎn),但其理論儲(chǔ)鋰容量較低,僅約為硅的1/10。為解決鋰離子電池硅材料存在的問題,目前重要采用將硅與碳進(jìn)行復(fù)合的辦法,制備出儲(chǔ)電量高、導(dǎo)電性好、循環(huán)性能優(yōu)異的硅-碳復(fù)合負(fù)極材料。

目前硅碳負(fù)極材料的總產(chǎn)量尚不足鋰電負(fù)極材料的1%，不過隨著各大負(fù)極材料鋰離子電池廠家的擴(kuò)產(chǎn)和新公司的崛起，預(yù)計(jì)硅碳材料在近幾年會(huì)正式大批量進(jìn)入市場(chǎng)。

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硅是目前人類至今為止發(fā)現(xiàn)的比容量最高的鋰離子電池負(fù)極材料,是一種最有潛力的負(fù)極材料，硅材料的理論比容量很高，硅碳符合后能量密度可提高達(dá)200%以上，既能滿足便攜式大功率電源的容量要求，也能滿足混合電動(dòng)汽車對(duì)鋰離子電池提出的高功率要。

硅碳負(fù)極材料的研究難點(diǎn)

體積膨脹導(dǎo)致的循環(huán)壽命、安全問題，為了解決這些問題又會(huì)出現(xiàn)新的有關(guān)制備、成本的問題。硅為半導(dǎo)體，導(dǎo)電性比石墨差很多，導(dǎo)致鋰離子脫嵌過程中不可逆程度大，從而降低了其首次庫(kù)倫效率，其直接效應(yīng)也是使鋰離子電池循環(huán)壽命變差。所以硅碳負(fù)極的應(yīng)用要較高的技術(shù)壁壘。

在充放電過程中，硅的體積會(huì)膨脹100%-300%，不斷的收縮膨脹會(huì)造成硅碳負(fù)極材料的粉末化，嚴(yán)重影響電池壽命。硅的膨脹會(huì)在電池內(nèi)部去出現(xiàn)巨大的應(yīng)力，這種應(yīng)力會(huì)對(duì)極片造成擠壓，從而出現(xiàn)極片斷裂；還會(huì)造成電池內(nèi)部孔隙率降低，促使金屬鋰析出，影響電池的安全性。

解決體積膨脹的問題可以通過控制碳材料中硅的含量、減小硅體積到納米級(jí)；或改變石墨質(zhì)地、形態(tài)，實(shí)現(xiàn)碳和硅的最佳匹配；或者采用其他物質(zhì)對(duì)硅進(jìn)行包覆，促進(jìn)膨脹后的復(fù)原；還可以采用更適宜的電極材料等一系列方法來減少硅膨脹帶來的諸多問題。

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盡管目前關(guān)于硅顆粒嵌鋰膨脹、SEI膜不斷破裂生長(zhǎng)消耗鋰源和電解液等問題還沒有非常完美的解決方法，然而經(jīng)過國(guó)內(nèi)外各大公司和科研院所的多年努力，部分納米硅碳負(fù)極材料已得到電芯公司的認(rèn)可。

國(guó)內(nèi)硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)化尚處于初期，但技術(shù)進(jìn)步非常明顯，其硅碳負(fù)極的研發(fā)和生產(chǎn)一直處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。預(yù)計(jì)2020年硅碳負(fù)極材料市場(chǎng)空間50億左右，同時(shí)市場(chǎng)集中度將非常高。

硅碳負(fù)極作為新型鋰離子電池負(fù)極材料，在提升電池能量密度方面比當(dāng)前石墨負(fù)極更高效。但是由于其在應(yīng)用方面存在較高壁壘，所以在國(guó)內(nèi)還處于產(chǎn)業(yè)化前期。

國(guó)外方面，松下已經(jīng)實(shí)現(xiàn)含硅碳負(fù)極材料的18650電池的量產(chǎn)，而特斯拉已經(jīng)將硅碳負(fù)極應(yīng)用于車用動(dòng)力鋰電池，硅碳負(fù)極材料應(yīng)用前景越來越光明，未來硅碳負(fù)極材料很可能成為負(fù)極材料中的佼佼者。