Tổng quan về Silic-Cacbon Cực dương: Sự lựa chọn tất yếu vượt ra ngoài giới hạn của than chì
Anode than chì đạt đến giới hạn hiệu suất
Hiện nay, than chì đang chiếm ưu thế trong vật liệu anode pin lithium, chiếm hơn 80% trên thị trường. Dung lượng lý thuyết của nó là 372 mAh/g, trong khi hiệu suất thực tế đã đạt khoảng 360 mAh/g — gần đạt giới hạn lý thuyết.
Tuy nhiên, khi xe điện, thiết bị điện tử 3C và hệ thống lưu trữ năng lượng ngày càng đòi hỏi mật độ năng lượng cao hơn và tốc độ sạc nhanh hơn, anode than chì không còn đáp ứng được những yêu cầu này nữa. Do đó, anode silicon đã nổi lên như giải pháp thế hệ tiếp theo duy nhất có khả năng mở rộng.
Dung lượng lý thuyết cực cao của Silicon là 4200 mAh/g
Silicon tự hào có dung lượng lý thuyết vượt quá 4200 mAh/g — gấp hơn 10 lần so với than chì — với điện thế liti hóa thấp (0,3–0,5 V so với Li/Li+) và hiệu suất sạc nhanh tuyệt vời. Hơn nữa, silicon là nguyên tố phổ biến thứ hai trong lớp vỏ Trái Đất, khiến nó trở nên phổ biến rộng rãi và có giá thành cạnh tranh.
Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của nó nằm ở sự giãn nở thể tích 300% trong quá trình liti hóa, dẫn đến hiện tượng nghiền hạt, vỡ màng SEI và suy giảm dung lượng nghiêm trọng (chỉ 300–500 chu kỳ). Hiệu suất coulomb ban đầu (ICE) cũng tương đối thấp (65–85% so với 90–94% của than chì).
Ưu điểm và thách thức của cực dương silicon-cacbon: Năng lượng cao gặp rào cản kỹ thuật
Thuận lợi
- Mật độ năng lượng cao hơn 20–50%: Khi ghép nối với catốt có hàm lượng niken cao, anot Si–C cho phép mật độ năng lượng của pin vượt quá 300 Wh/kg.
- Hiệu suất sạc nhanh vượt trội: Tính chất lithi hóa đẳng hướng của silicon cho phép sạc tốc độ cao, lý tưởng cho điện thoại thông minh AI, PC và các cell hình trụ lớn như 4680.
- Nguyên liệu thô dồi dào:Silane, bột silicon và SiO₂ có chuỗi cung ứng nội địa hoàn chỉnh, đảm bảo an ninh tài nguyên và ổn định chi phí.
Nhược điểm
- Mở rộng khối lượng lớn:Việc mở rộng 300% đặt ra những thách thức ở cấp độ hệ thống đối với thiết kế điện cực, chất kết dính, chất điện phân và mạng lưới dẫn điện.
- Hiệu quả ban đầu thấp: Tổn thất lithium đáng kể trong chu kỳ đầu tiên đòi hỏi phải bù lithium trước khi liti hóa hoặc ở cực âm, làm tăng chi phí và độ phức tạp của quy trình.
- Tuổi thọ chu kỳ hạn chế:Những cải tiến dựa vào kỹ thuật nano, cấu trúc carbon xốp, chất kết dính đàn hồi (ví dụ: PAA), CNT thành đơn và chất phụ gia điện phân (FEC/VC).
- Chi phí cao: Năm 2024, giá anode Si–C cao cấp khoảng 200.000 Yên/tấn, cao hơn nhiều so với than chì (30.000–50.000 Yên/tấn). Việc giảm chi phí sẽ phụ thuộc vào việc mở rộng quy mô, nội địa hóa thiết bị và tự sản xuất silane.
BỘT EPIC: Trình độ cao mài Và Phân loại Giải pháp cho Anode Silicon-Carbon
Với hơn 20 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực siêu mịn kỹ thuật bột, BỘT EPIC cung cấp các giải pháp tích hợp cho vật liệu anot silicon-carbon — từ mài ở quy mô nanomet ĐẾN phân loại chính xác và carbon lớp phủ.
- Sử dụng khí trơ máy nghiền phản lực để ngăn ngừa quá trình oxy hóa và nhiễm bẩn.
- Sử dụng hệ thống phân loại vòng kín để có độ chính xác kích thước hạt điều khiển.
- Hỗ trợ nghiền tổng hợp nano-silicon, than chì và carbon dẫn điện.
- Cung cấp các dây chuyền sản xuất có thể tùy chỉnh ở quy mô phòng thí nghiệm, quy mô thí điểm và quy mô sản xuất để đẩy nhanh quá trình công nghiệp hóa.
Thông qua công nghệ nghiền hiệu quả cao và phân loại chính xác của EPIC POWDER, vật liệu anot silicon-carbon đạt được hiệu quả kiểm soát kích thước hạt, cấu trúc ổn định và diện tích bề mặt riêng được tối ưu hóa — mang lại hiệu suất cải thiện và giảm chi phí. EPIC POWDER tiếp tục cung cấp giải pháp xử lý bột tiên tiến cho thế hệ vật liệu pin lithium năng lượng cao tiếp theo.