什么工藝可以對硅進行改性，使鋰離子電池更優(yōu)化?-瑞達國際集團

　　什么工藝可以對硅進行改性，使鋰離子電池更優(yōu)化?

　　為了取長補短，有哪些工藝可以對硅進行改性優(yōu)化呢?將硅與其他物質(zhì)復(fù)合處理能夠起到較好的效果，其中硅碳復(fù)合材料便是一種研究較多的材料。

　　碳材料是目前使用最多的負(fù)極材料，碳材料可以分為軟碳(可石墨化碳)、石墨、硬碳(無定型碳)三種，其充放電化學(xué)方程式可以表示為：

　　碳負(fù)極材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性能和優(yōu)異的導(dǎo)電性，且鋰離子對其層間距并無明顯影響，在一定程度上可以緩沖和適應(yīng)硅的體積膨脹，因此常被用來與硅進行復(fù)合。

　　通常根據(jù)碳材料的種類可以將復(fù)合材料分為兩類：硅碳傳統(tǒng)復(fù)合材料和硅碳新型復(fù)合材料。其中傳統(tǒng)復(fù)合材料是指硅與石墨、MCMB、炭黑等復(fù)合，新型硅碳復(fù)合材料是指硅與碳納米管、石墨烯等新型碳納米材料復(fù)合。

　　硅碳負(fù)極材料根據(jù)硅的分布方式主要分為包覆型、嵌入型和分子接觸型，而根據(jù)形態(tài)則分為顆粒型和薄膜型，根據(jù)硅碳種類的多少分為硅碳二元復(fù)合與硅碳多元復(fù)合。下圖是不同分布方式的硅碳負(fù)極材料：

　　硅碳復(fù)合材料的制備工藝有球磨法、高溫裂解法、化學(xué)氣相沉淀法、濺射沉積法、蒸鍍法等等。利用球磨法制備的硅碳負(fù)極可逆容量可以達到500~1000mAh/g，球磨可以促進原料顆粒之間的均勻混合并獲得較小的粒徑，同時顆粒之間空隙也有利于電池的循環(huán)性能的提高。

　　高溫裂解法是通過裂解納米硅顆粒和有機前驅(qū)體或直接熱解有機硅前驅(qū)體得到Si/C復(fù)合材料的方法，利用此種方法制得的硅碳復(fù)合材料克容量低于高能球磨法制得的Si/C復(fù)合材料，但是高于石墨，約為300~700mAh/g。這是因為用熱解方法制備的電極材料中含有大量的無電化學(xué)活性的物質(zhì)，使電極材料容量下降。

　　納米硅顆粒是研究較早的負(fù)極材料，但是其膨脹體積效應(yīng)大的缺點限制了其應(yīng)用。通過將硅碳進行復(fù)合制得的復(fù)合材料為硅的體積膨脹預(yù)留了膨脹空間，同時又在一定程度上彌補了硅導(dǎo)電性不好和SEI膜不穩(wěn)定的缺點，得到了電芯廠家廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。著名汽車廠商TESLA于2016年推出的Modle3采用的電芯負(fù)極材料便是硅碳負(fù)極材料，其時速從0到60英里(約96.6公里)加速僅需6秒，續(xù)航里程達到215英里(約346公里)，有興趣的可以關(guān)注下。