Прочтите эту статью: Каков материал отрицательного электрода автомобильного аккумулятора новой энергии?

Ранее мы также упоминали,ПрочтитеэтустатьюКаковматериалотрицательногоэлектродаавтомобильногоаккумуляторановойэнергии что литиевые батареи в аккумуляторах электромобилей в основном состоят из материалов положительных электродов, материалов отрицательных электродов, электролитов и сепараторов. Материал отрицательного электрода в основном состоит из отрицательного активного материала, углеродного или неуглеродного материала, связующего и добавок, смешанных и равномерно покрытых с обеих сторон медной фольги, затем высушенных и прокатанных. Анодные материалы можно разделить на две категории: углеродные материалы и неуглеродные материалы. ​Классификация материалов отрицательных электродов

Источник: Исследовательский институт ценных бумаг Everbright. ​Сравнение характеристик материала отрицательного электрода

Источник: Исследовательский институт ценных бумаг Everbright. Sony начала коммерческое производство литиевых батарей в 1991 году, используя оксид лития-кобальта в качестве материала положительного электрода и углеродный материал в качестве материала отрицательного электрода. Когда Sony впервые произвела литиевые батареи, в качестве материала отрицательного электрода использовался нефтяной кокс без таких модификаций, как графитация. Из-за неполной структуры и низкой удельной емкости он был быстро заменен мезофазными углеродными сферами (MCMB). MCMB использует каменноугольную смолу в качестве сырья и поддерживает анизотропные сферы после обработки.Его сферическая структура листов способствует внедрению и извлечению ионов лития со всех направлений, поэтому производительность хорошая. Однако себестоимость его производства высока, а удельная мощность низка. С вступлением в 21 век различная бытовая электроника достигла быстрого развития. Литий-ионные аккумуляторы начинают использоваться в ноутбуках и мобильных телефонах, а требования к плотности энергии становятся все выше и выше. MCMB не может удовлетворить потребности, поэтому были разработаны анодные материалы из искусственного графита и модифицированного природного графита. Модифицированный графит впервые заменил MCMB, однако из-за его нестабильной структуры, плохой совместимости с электролитом, большого расширения и плохой способности к быстрому заряду и разряду стали производить искусственные графитовые аноды. Согласно документу «Сделано в Китае 2025», обнародованному Госсоветом, для силовых батарей четко указано: в 2020 году плотность энергии батареи достигнет 300 Втч/кг; в 2025 году плотность энергии батареи достигнет 400 Втч/кг; К 2030 году плотность энергии батареи достигнет 500 Втч/кг. В то же время требования увеличения запаса хода электромобилей при реальном использовании привели к постоянному развитию материалов силовых аккумуляторов в направлении увеличения плотности энергии. Традиционные графитовые аноды не могут удовлетворить спрос.Сверхвысокие теоретические характеристики плотности энергии кремний-углеродных композиционных материалов могут значительно увеличить удельную емкость отдельных ячеек и стать направлением развития анодных материалов для аккумуляторных батарей. ​Эксплуатационные характеристики кремнийуглеродных композиционных материаловПреимущество Препятствия индустриализации «Каталог руководств по демонстрации применения ключевых новых материалов в первой партии (издание 2017 г.)» Требования к характеристикам кремниево-углеродного анода Удельная емкость до 4200 мАч/г (в 10 раз больше, чем у графита) Проблема с расширением: плотность уплотнения низкая, а объем значительно увеличивается после введения лития (100–300%). Низкая удельная емкость (<600 мАч/г): плотность уплотнения >1,5, срок службы >300 циклов (80%, 1C) Запасы Ню Фу в земной коре (26,4%, второе место) Эффективность первого заряда и разряда низкая: пленка SEI образуется при первом заряде и разряде, неоднократно разрушается и образуется под воздействием изменения объема.Ионы лития расходуются в больших количествах, и емкость аккумулятора снижается. Хорошая стабильность цикла и отличная электропроводность. Высокие затраты на обработку материала: нанотехнологии требуют чрезвычайно высокой производительности шлифовального станка, эффективность производства невысока, а процесс компаундирования сложен. Высокая удельная емкость (>600 мАч/г): плотность уплотнения>1,3, срок службы>100 циклов (80%, 0,5C) Может буферизировать расширение объема кремния Принцип зарядки и разрядки аккумулятора с использованием кремниевого элемента в качестве материала отрицательного электрода показан на рисунке ниже: Как видно на рисунке выше, при зарядке литиевой батареи с кремнием в качестве материала отрицательного электрода ионы лития попадают во внутреннюю решетку кристалла кремния из материала положительного электрода, вызывая объемное расширение с образованием кремниево-литиевого сплава. Когда аккумулятор разряжается, ионы лития уходят и создают большой зазор. Из-за такого сильного объемного расширения и сжатия кремниевого анода структура материала разрушается и механически измельчается, что приводит к ухудшению характеристик кремниевого анода в цикле батареи. Благодаря определенному сходству химических свойств кремния и углерода, лучших результатов можно достичь при комбинировании кремниевых и углеродных материалов.Этот композиционный материал можно разделить на две категории: традиционные кремний-углеродные композиционные материалы и новые кремний-углеродные композиционные материалы. Традиционные композиционные материалы относятся к композиту кремния с графитом, MCMB, углеродной сажей и т. д., тогда как новые кремний-углеродные композитные материалы относятся к композиту кремния с новыми углеродными наноматериалами, такими как углеродные нанотрубки и графен. Кремний-углеродные композиционные материалы можно разделить на три структуры: тип покрытия, встроенный тип и легированный тип.
Источник данных: Powder Circle Анодным материалом силовой батареи в модели 3, которую Tesla в настоящее время производит на полную мощность, является кремний-углеродный анод, а его удельная емкость достигла 300 Втч/кг, что показывает потенциал кремний-углеродных анодных материалов.

(责任编辑：hotspot)