概要 シリコンカーボン アノード： グラファイトの限界を超えた避けられない選択
グラファイト陽極の性能限界が到来
現在、リチウム電池の負極材料はグラファイトが主流であり、市場の80%以上を占めています。理論容量は372mAh/gですが、実用性能はすでに理論限界に近い約360mAh/gに達しています。
しかし、電気自動車、3Cエレクトロニクス、そしてエネルギー貯蔵システムにおいて、より高いエネルギー密度とより高速な充電が求められるようになるにつれ、グラファイトアノードではもはやこれらの要件を満たすことができなくなりました。そのため、シリコンベースのアノードが、唯一スケーラブルな次世代ソリューションとして浮上しました。
シリコンの超高理論容量4200mAh/g
シリコンは、理論容量が4200mAh/gを超え、グラファイトの10倍以上である一方、リチウム化電位が低く（Li/Li+比0.3～0.5V）、急速充電性能に優れています。さらに、シリコンは地殻で2番目に豊富な元素であるため、広く入手可能で、コスト競争力も優れています。
しかし、その大きな欠点は、リチウム化反応中に体積膨張が起こり、粒子の粉砕、SEI膜の破裂、そして深刻な容量低下（わずか300～500サイクル）を引き起こすことです。初期クーロン効率（ICE）も比較的低く、グラファイトの90～94Tに対して65～85Tです。
シリコン-カーボンアノードの利点と課題：高エネルギーと工学的障壁の融合
利点
- 20–50% 高エネルギー密度高ニッケルカソードと組み合わせると、Si-Cアノードは300Wh/kgを超えるセルエネルギー密度を実現します。
- 優れた急速充電性能: シリコンの等方性リチウム化挙動により高速充電が可能になり、AI スマートフォン、PC、4680 などの大型円筒形セルに最適です。
- 豊富な原材料シラン、シリコンパウダー、SiO₂は国内サプライチェーンが完備しており、資源の安全性とコストの安定性を確保しています。
デメリット
- 大規模な拡張300% の拡張により、電極設計、バインダー、電解質、および導電性ネットワークにシステムレベルの課題が生じます。
- 初期効率が低い最初のサイクル中にリチウムが著しく失われると、事前リチウム化またはカソードリチウム補償が必要になり、コストとプロセスの複雑さが増します。
- 限られたサイクル寿命: 改善には、ナノエンジニアリング、多孔質炭素構造、弾性バインダー (例: PAA)、単層 CNT、電解質添加剤 (FEC/VC) が活用されています。
- 高コスト2024年には、プレミアムSi-Cアノードの価格は20万円/トン程度となり、グラファイト（3万円～5万円/トン）をはるかに上回る。コスト削減は、スケールアップ、設備の現地調達、そしてシランの自社生産に左右されるだろう。
エピックパウダー： 高度な 研削 そして 分類 シリコンカーボンアノード向けソリューション
超微粒子分野で20年以上の経験を持つ 粉体工学, エピックパウダー シリコン-カーボン陽極材料の統合ソリューションを提供します。 ナノメートルスケールの研削 に 精密分類と炭素 コーティング.
- 不活性ガスを使用 ジェットミル 酸化や汚染を防ぐためです。
- 閉ループ分類システムを採用し、正確な 粒子サイズ コントロール。
- ナノシリコン、グラファイト、導電性カーボンの複合研削をサポートします。
- カスタマイズ可能なラボスケール、パイロットスケール、生産スケールのラインを提供し、工業化を加速します。
EPIC POWDERの高効率粉砕と精密分級技術により、シリコンカーボン陽極材料は制御された 粒子サイズ、安定した構造、最適化された比表面積により、性能向上とコスト削減を実現します。EPIC POWDERは、高度な粉体処理ソリューションにより、次世代の高エネルギーリチウム電池材料の開発に尽力しています。