แอโนดซิลิกอน-คาร์บอน: ความก้าวหน้าสำคัญสำหรับยุคความหนาแน่นพลังงานสูง

ภาพรวมของ ซิลิกอน-คาร์บอน ขั้วบวก: ทางเลือกที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เหนือข้อจำกัดของกราไฟต์

ขั้วบวกกราไฟต์กำลังถึงขีดจำกัดประสิทธิภาพ

ปัจจุบัน กราไฟต์ครองส่วนแบ่งตลาดวัสดุขั้วบวกแบตเตอรี่ลิเธียมมากที่สุด โดยมีสัดส่วนมากกว่า 80% ของตลาด ความจุทางทฤษฎีอยู่ที่ 372 mAh/g ขณะที่ประสิทธิภาพการใช้งานจริงอยู่ที่ประมาณ 360 mAh/g ซึ่งเกือบจะถึงขีดจำกัดทางทฤษฎีแล้ว
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากรถยนต์ไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ 3C และระบบกักเก็บพลังงานมีความต้องการความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นและการชาร์จที่รวดเร็วขึ้น ขั้วบวกกราไฟต์จึงไม่สามารถตอบสนองความต้องการเหล่านี้ได้อีกต่อไป ขั้วบวกที่ใช้ซิลิคอนจึงกลายเป็นโซลูชันรุ่นต่อไปที่ปรับขนาดได้เพียงหนึ่งเดียว

ความจุเชิงทฤษฎีของซิลิกอนที่สูงถึง 4200 mAh/g

ซิลิคอนมีความจุทางทฤษฎีมากกว่า 4,200 mAh/g ซึ่งมากกว่ากราไฟต์ถึง 10 เท่า มีศักย์ลิเธียมต่ำ (0.3–0.5 V เทียบกับ Li/Li+) และประสิทธิภาพการชาร์จเร็วที่ยอดเยี่ยม ยิ่งไปกว่านั้น ซิลิคอนยังเป็นธาตุที่พบมากเป็นอันดับสองในเปลือกโลก ทำให้หาซื้อได้ง่ายและมีต้นทุนที่สามารถแข่งขันได้
อย่างไรก็ตาม ข้อเสียเปรียบหลักอยู่ที่การขยายตัวของปริมาตร 300% ระหว่างกระบวนการลิเธียม ซึ่งนำไปสู่การบดละเอียดของอนุภาค ฟิล์ม SEI แตก และความจุลดลงอย่างรุนแรง (เพียง 300–500 รอบ) ประสิทธิภาพคูลอมบิกเริ่มต้น (ICE) ก็ค่อนข้างต่ำเช่นกัน (65–85% เทียบกับ 90–94% สำหรับกราไฟต์)

ข้อดีและความท้าทายของแอโนดซิลิกอน-คาร์บอน: พลังงานสูงพบกับอุปสรรคทางวิศวกรรม

ข้อดี

• 20–50% ความหนาแน่นพลังงานที่สูงขึ้น:เมื่อจับคู่กับแคโทดนิกเกิลสูง แอโนด Si–C จะทำให้ความหนาแน่นพลังงานของเซลล์เกิน 300 Wh/กก.
• ประสิทธิภาพการชาร์จเร็วที่เหนือกว่า:พฤติกรรมการลิเธียมแบบไอโซทรอปิกของซิลิกอนช่วยให้สามารถชาร์จด้วยอัตราความเร็วสูง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสมาร์ทโฟน AI, พีซี และเซลล์ทรงกระบอกขนาดใหญ่ เช่น 4680
• วัตถุดิบที่อุดมสมบูรณ์:ซิเลน ผงซิลิกอน และ SiO₂ มีห่วงโซ่อุปทานภายในประเทศที่สมบูรณ์ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความมั่นคงของทรัพยากรและเสถียรภาพด้านต้นทุน

ข้อเสีย

• การขยายปริมาณขนาดใหญ่:ส่วนขยาย 300% ก่อให้เกิดความท้าทายในระดับระบบต่อการออกแบบอิเล็กโทรด สารยึดเกาะ อิเล็กโทรไลต์ และโครงข่ายตัวนำ
• ประสิทธิภาพเริ่มต้นต่ำ:การสูญเสียลิเธียมอย่างมีนัยสำคัญในระหว่างรอบแรกต้องใช้ลิเธียมล่วงหน้าหรือการชดเชยลิเธียมแคโทด ซึ่งจะทำให้ต้นทุนและกระบวนการมีความซับซ้อนมากขึ้น
• อายุการใช้งานวงจรจำกัด:การปรับปรุงนั้นอาศัยวิศวกรรมระดับนาโน โครงสร้างคาร์บอนที่มีรูพรุน สารยึดเกาะยืดหยุ่น (เช่น PAA) CNT ผนังเดี่ยว และสารเติมแต่งอิเล็กโทรไลต์ (FEC/VC)
• ต้นทุนสูง:ในปี 2567 ราคาแอโนด Si–C ระดับพรีเมียมอยู่ที่ประมาณ 200,000 เยน/ตัน ซึ่งสูงกว่าราคากราไฟต์ (30,000–50,000 เยน/ตัน) มาก การลดต้นทุนจะขึ้นอยู่กับการขยายขนาด การจัดหาอุปกรณ์ในพื้นที่ และการผลิตไซเลนด้วยตนเอง

ผงมหากาพย์: ขั้นสูง การบด และ การจำแนกประเภท โซลูชันสำหรับแอโนดซิลิกอน-คาร์บอน

ด้วยประสบการณ์กว่า 20 ปีในด้านอัลตร้าไฟน์ วิศวกรรมผง, ผงมหากาพย์ นำเสนอโซลูชันแบบบูรณาการสำหรับวัสดุขั้วบวกซิลิกอน-คาร์บอน ตั้งแต่ การบดในระดับนาโนเมตร ถึง การจำแนกประเภทความแม่นยำและคาร์บอน การเคลือบ.

• ใช้ก๊าซเฉื่อย โรงสีเจ็ท เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการปนเปื้อน
• ใช้ระบบการจำแนกแบบวงปิดเพื่อความแม่นยำ ขนาดอนุภาค ควบคุม.
• รองรับการบดคอมโพสิตของนาโนซิลิกอน กราไฟท์ และคาร์บอนนำไฟฟ้า
• นำเสนอสายการผลิตในระดับห้องปฏิบัติการ ระดับนำร่อง และระดับการผลิตที่ปรับแต่งได้ เพื่อเร่งการผลิตในเชิงอุตสาหกรรม

ด้วยการบดประสิทธิภาพสูงและเทคโนโลยีการจำแนกประเภทที่แม่นยำของ EPIC POWDER วัสดุแอโนดซิลิกอน-คาร์บอนจึงสามารถควบคุมได้ ขนาดอนุภาคโครงสร้างที่มั่นคง และพื้นที่ผิวจำเพาะที่เหมาะสมที่สุด มอบประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและต้นทุนที่ลดลง EPIC POWDER ยังคงเสริมศักยภาพให้กับวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานสูงรุ่นต่อไปด้วยโซลูชันการประมวลผลผงขั้นสูง