四大路徑克服硅碳負極產業(yè)化難題

在提升能量密度的強烈要求之下，硅碳負極在動力電池領域的研究應用正在加速。

當前，國內已有多家負極材料企業(yè)宣稱已經成功研發(fā)出成熟的硅碳負極材料，并已實現批量生產和供貨。但是硅碳負極材料的膨脹和循環(huán)壽命問題依然是阻礙其大規(guī)模應用的障礙。

5月21日，以“產業(yè)變遷競合避險，企業(yè)分層求穩(wěn)爭先”為主題的第十一屆高工鋰電產業(yè)峰會在深圳四季酒店盛大舉辦。作為鋰電行業(yè)的權威平臺，本屆峰會吸引到了材料、設備、電芯、BMS、PACK、整車等整個新能源汽車產業(yè)鏈超700位企業(yè)高層參與其中。

胡文良指出，首先在氧化亞硅碳負極開發(fā)方面，氧化亞硅的理論容量可以達到石墨負極5倍以上，結構更穩(wěn)定，具有更優(yōu)異的性能。在失效機理方面，一氧化硅在脫嵌鋰過程中部分材料失去活性，使部分材料能量不斷衰竭，從而使電池發(fā)生失效。

在制備的技術路線方面，將氧化亞硅原材料進行納米化，進行碳包覆進行歧化再進行與石墨復合到電極制備。采用這種方式可以縮短鋰離子的提高路徑提升離子導電率，可以抑制膨脹，加強導電性。在內部生成分布良好的納米金，從而避免發(fā)生局部的嵌鋰進行復碎。

在氧化亞硅碳負極度應用方面，硅碳負極充放電過程中產生的巨大的體積效應導致電極材料從集流體上粉化脫落，難以形成穩(wěn)定的SEI膜，內部導電網絡被破壞使得電池的循環(huán)性能惡化。要實現硅碳負極在實際中的應用，除了對材料本身進行改進，還需要匹配新的電極體系來提升硅碳負極的綜合性能。

對此，胡文良表示深圳斯諾將從導電劑、粘結劑、電解液添加劑和預嵌鋰等四個路徑推進硅碳負極的產業(yè)化。

具體來看，導電劑需要具有良好的導電性能的同時，還需要較大的長徑比，在電極體系中形成三維導電網絡，在循環(huán)過程中活性物質不會與導電劑發(fā)生脫離，保持電極高導電性。

粘結劑應具有較高的導電性和機械延展性，從而有效適應硅碳負極在循環(huán)過程中的大體積變化，以保持高的結構完整性，同時保持電極的高導電性。

FEC的分解產物具有更多的交聯(lián)基團，可以提高SEI膜穩(wěn)定性。硅烷添加劑(TMVS)可以和硅原子形成共價鍵，在電極表面生成硅烷網絡保護電極不受酸腐蝕，提高材料的機械穩(wěn)定性。

預嵌鋰可以預先在電極表面形成一層SEI膜，提高電極首次庫倫效率。當前關于預嵌鋰研究的方法有：微乳液法金屬鋰包覆、將金屬鋰涂覆于銅箔或隔膜、穩(wěn)定化金屬鋰粉(SLMP)預嵌鋰劑、穩(wěn)定化鋰硅合金預嵌鋰劑、可控預嵌鋰。

憑借著在產品質量和技術等方面的競爭優(yōu)勢，深圳斯諾被上市公司國民技術(300077.sz)收購成為其控股子公司，這為其進一步發(fā)展提供資本力量的扶持。