用于負極材料的納米硅粉制備及產(chǎn)業(yè)化應用技術(shù)研發(fā)

成果簡(jiǎn)介： (1)低成本制備D50≤35 nm、D90≤100 nm納米硅顆粒技術(shù);(2) 低成本制備比容量為500 mA.h/g的硅碳負極材料技術(shù);(3)年產(chǎn)噸級納米硅及硅碳負極生產(chǎn)線(xiàn)建設技術(shù);(4) 發(fā)表高水平論文4篇、專(zhuān)利2件、培養技術(shù)人才及形成自主知識產(chǎn)權。 應用案例 合作企業(yè)寧夏東夢(mèng)能源股份有限公司利用該技術(shù)，將電子束精煉制備高純多晶硅過(guò)程產(chǎn)生的物理氣相沉積納米晶硅機械研磨，實(shí)現低成本制備硅納米粉，實(shí)現年場(chǎng)50噸硅納米粉的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。生產(chǎn)的硅納米粉與碳材料復合，得到硅碳復合負極材料，目前已在中試生產(chǎn)階段。 研發(fā)背景 當前以石墨和鈷酸鋰分別作為鋰離子電池負極/正極材料無(wú)法滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)等長(cháng)續航里程的要求，為了匹配新一代三元正極材料的需求，負極必然使用硅碳負極材料。因此，研究硅納米顆粒制備、硅碳負極材料制備工藝以及電化學(xué)性能具有重要學(xué)術(shù)和市場(chǎng)意義。 作用原理 硅在室溫具有高達3580 mAh/g的比容量，但是穩定性極差;碳材料比容量一般不超過(guò)500 mAh/g，但是穩定性極佳。碳材料包覆硅納米顆粒，避免硅顆粒破碎脫落，得到兼具穩定性和高比容量的復合負極材料。 市場(chǎng)分析 當前硅碳負極仍然處在小試規模階段，例如特斯拉汽車(chē)應用了硅碳負極材料，續航里程達到500 km以上。由于仍舊存在一些未被突破的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，硅碳負極還無(wú)法大規模工業(yè)化生產(chǎn)應用。然而，不管是學(xué)術(shù)界還是產(chǎn)業(yè)界，大家的共識是沒(méi)有其它哪種材料像硅碳負極材料如此接近大規模工業(yè)化應用，硅碳負極很有可能是未來(lái)鋰離子電池必須使用的電極材料。因此，市場(chǎng)前景向好。