被寄予厚望的下一代锂电池负极材料
硅碳负极材料的理论储锂容量最高可达到 4200mAh/g,比目前广泛使用的石墨类负极材料的 372mAh/g 高出 10 倍有余。其产业化后,将大大提升电池的容量,满足终端对电池容量日益增长的需求。
材料简介
硅碳负极材料是指将硅材料与不同结构的碳材料掺杂,以此显著提高负极材料的容量和电化学性能的材料。
硅是目前已知能用于负极材料理论比容最高的材料,可以达到目前主流的石墨负极的 10 倍以上,安全性高、资源储量丰富、制作成本低。而碳材料具有较高电导率,结构相对稳固,在循环过程中体积膨胀很小,通常在10% 以下,且还具有良好的柔韧性和润滑性。硅碳负极材料综合了二者优势,是未来负极材料的发展重点。
应用领域
消费电子终端产品电池、新能源汽车动力电池、储能…
发展历程
行业发展目标
《新材料产业发展指南》提出,要提升镍钴锰酸锂 / 镍钴铝酸锂、富锂锰基材料和硅碳复合负极材料安全性、性能一致性与循环寿命,开展高容量储氢材料、质子交换膜燃料电池及防护材料研究,实现先进电池材料合理配套。
《重点新材料首批次应用示范指导目录(2018 年版)》对硅碳负极材料和纳米硅碳负极材料提出了详细要求:
硅碳负极材料:低比容量(< 600mAh/g):压实密度> 1.5g/cm ,循环寿命> 500 圈(80%,1C);高比容量(> 600mAh/g):压实密度> 1.3g/cm ,循环寿命> 200 圈(80%,0.5C)。
纳米硅碳负极材料:低比容量(< 450mAh/g):压实密度> 1.7g/cm ,循环寿命> 1500 圈(80%,1C);高比容量(> 450mAh/g):压实密度> 1.6g/cm ,循环寿命> 800 圈(80%,0.5C)。
市场规模预测
据预测,到 2020 年硅碳负极材料渗透率将达到 15%,需求量将超过 4 万吨,市场空间为 50 亿元左右,同时市场集中度将非常高。
应用案例
3C 消费类电池:
日立麦克赛尔将硅碳负极材料用于智能手机、可穿戴设备等小型锂离子电池上。