中國粉體網(wǎng)訊 近日，邢臺市委書記楊猛親自率領代表團前往古都西安，對埃普諾新能源科技集團有限公司進行了深入考察訪問。楊猛書記出席市高新區(qū)與埃普諾集團隆重舉行的新能源電池硅碳負極材料項目簽約儀式，此次簽約項目總投資高達24億元人民幣，旨在建設一條年產(chǎn)6萬噸硅碳負極材料的生產(chǎn)線。
埃普諾集團成立于2021年，是國內(nèi)一家專注于硅碳負極材料研發(fā)、生產(chǎn)與銷售的高科技新型技術集團企業(yè)。公司專注于新能源鋰離子硅碳負極材料研發(fā)、生產(chǎn)、銷售，目前公司已通過材料ISO三體系認證，部分硅碳產(chǎn)品已通過CNAS檢測認證。目前擁有國內(nèi)外先進的負極材料生產(chǎn)技術，獲得自主研發(fā)授權專利30余項、發(fā)明專利50余項，國際專利1項。
埃普諾采用“結構—界面一體化”技術，多尺度協(xié)同解決硅材料的體積面積膨脹、導電性差及界面不穩(wěn)定性難題，其技術壁壘高、具有完全自主知識產(chǎn)權。基于“結構—界面一體化”技術，生產(chǎn)的硅碳負極產(chǎn)品具有原材料豐富工藝環(huán)保、比容量高和穩(wěn)定性好等特點，為300Wh/kg及以上高能量密度鋰離子電池提供材料方案，極具市場競爭優(yōu)勢。
近年來，硅基材料因諸多優(yōu)點被廣泛應用于鋰離子電池負極材料。首先，硅具有約為4200ｍAh/g的超高質(zhì)量比容量，大約是石墨的十倍。其次，硅負極的放電電位平臺相對較低，在與正極配對時會產(chǎn)生較高的工作電壓，從而在整個電池中產(chǎn)生較高的能量密度。第三，地殼中的硅元素含量很高，生態(tài)友好，同時硅還具有良好的環(huán)境相容性、低毒性和相對穩(wěn)定的化學性質(zhì)等優(yōu)點，這些都使硅成為商業(yè)石墨負極最有希望的替代品之一。
然而，在鋰離子電池充放電過程中，硅的體積變化會導致活性材料脫落和固體電解質(zhì)界面膜的持續(xù)破裂，從而導致電池循環(huán)壽命短和快速的容量衰減。而碳復合可以彌補這一缺陷。碳材料具有相對穩(wěn)定的結構、循環(huán)時有限的體積膨脹、優(yōu)異的導電性、機械柔性、熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，不僅充當緩沖殼以減輕體積變化，而且降低了硅與集流體之間的接觸電阻。
硅碳負極研究進展
（1）硅/石墨復合材料
利用化學氣相沉積法或者機械球磨的方式可以制備硅/石墨復合材料。雖然化學氣相沉積法制備的樣品更均勻、更規(guī)律，但成本相對較高。機械球磨等物理方法在規(guī)模化和生產(chǎn)成本上更具優(yōu)勢。采用硼摻雜的微結構硅和石墨復合，表現(xiàn)出了高的容量和保持率。目前，在硅碳材料的生產(chǎn)中，硅添加的比例為1%-5%左右。由于石墨價格低廉，以石墨作為主要復合成分的硅/石墨復合材料成為生產(chǎn)中的首選。
（2）硅/碳納米管復合材料
在幾種著名的碳材料中，碳納米管的導電性極佳，物理穩(wěn)定性好，作為添加劑用于改善硅基材料的電化學性能引人注目。研究表明，納米硅顆粒沿著碳納米管均勻分布后可以優(yōu)化硅的電化學性能。將10nm的硅沉積在直徑為5nm的碳納米管上，得到的復合材料容量高達3000mAh/g（充放電速率為1.3C）。研究發(fā)現(xiàn)，碳納米管可以緩解硅的體積膨脹現(xiàn)象，并沿著軸向為電荷傳遞提供連續(xù)的路徑，改善復合材料的電子電導率和電化學性能。
（3）硅/石墨烯復合材料
石墨烯柔韌性好、比表面積大、電子電荷導電率高，是包覆納米硅顆粒的理想材料。將納米硅顆粒、蔗糖和氧化石墨烯混合物進行冷凍干燥，然后經(jīng)過熱處理，制備出碳化硅/石墨烯復合材料。該方法在實現(xiàn)納米硅顆粒的碳包覆的同時，也解決了石墨烯基片在復合材料的分散不好的問題。該復合材料在500mAh/g的電流密度下，首次充放庫侖效率為83.7%，100個循環(huán)后比容量依然高達1410mAh/g，容量保持率為67%。
參考來源：
邢臺發(fā)布公眾號
高嘉祺等，硅碳負極材料的維度設計、制備及在鋰離子電池中的應用
張成鵬等，鋰電池硅碳負極材料的研究進展
中國粉體網(wǎng)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/留白）
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