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    技术简介及特点
    电子设备和电动汽车的快速发展对锂离子电池的容量和能量密度提出了越来越高的要求。硅材料具有高达4200mAh/g 的理论容量,储量丰富,嵌/脱锂电位适中等优势,有望替代石墨成为新一代锂离子电池负极材料。但硅负极在脱嵌锂的过程中伴随着体积膨胀(高达300%),导致硅颗粒破碎、粉化,使材料失去活性。由于这种体积效应,硅在电解液中难以形成稳定的表面固体电解质(SEI)膜,导致充放电效率降低,加速容量衰减。此外,硅自身的电导率不高,倍率性能差,严重限制硅在锂电池负极材料中的应用。将硅纳米化,制备纳米结构的硅/碳复合材料,是提高锂电池的负极材料电化学性能的有效方法。本技术以工业废硅渣为原料,经过提纯、粉碎得到纳米硅,或以市售纳米硅为硅源,与石墨复合,引入特定的包覆剂和导电剂,使纳米硅均匀分布在石墨表面,形成完整的包覆结构,解决了硅的循环稳定性差的问题。开发工艺不涉及苛刻条件,易放大制备。

    专利及进展情况
    已申请4 项中国发明专利。制备的硅碳材料具有优异的电化学性能,可实现容量为400-550mAh/g 硅碳的公斤级制备,首效>90%,0.5C 循环200 周容量保持率>90%。600mAh/g 以上硅碳材料首效>85%,0.5C 循环100 周容量保持率>80%。

    产业化前景分析
    据统计,2017 年中国锂电池硅碳负极材料产量已经超过1500 吨,同比增长超过130%。但从来目前市场总体产量来看,仍相对较小,在全年锂电负极材料总产量中仅占比1%,整个锂电硅基材料行业仍处于积极建设时期。预计到2020年,负极材料的需求量将达到29.3 万吨,其中硅碳负极的渗透率将达到15%左右,参考当前硅碳负极材料市场售价水平,按照负极材料中掺杂10%左右的硅碳负极,预测未来3-5 年随着渗透率的增加,硅碳负极可拥有的市场空间大约为50 亿。

    转化方式
    合作开发