Напредък в разработването и прилагането на материали на базата на силиций

2024ABCA-8 „8-ият международен форум за нови технологии за анодни и катодни материали за батерии и 2-ри Технологии за натриеви батерии и развитие на пазара“ се проведе успешно в Суджоу на 6, 7 и 8 март 2024 г. Конференцията беше съ-спонсорирана от China Chemical and Physical Power Supply Industry Association и 18th Institute of China Electronics Technology Group Corporation. Advanced Battery Materials/Beijing Yihui Information Technology Co., LTD., подкрепено от Института по физика, Китайската академия на науките, Института по технология на материалите и инженерството в Нинбо, Китайската академия на науките, Института по нанотехнологии и нанобионика в Суджоу, Китайската академия на науките. В същото време тя придоби MattVerse Limited, Thermo Fisher Scientific, Linde Global R&D Center, Watson-Marlow, CITIC Metal/Brazil Mining and Metallurgy, BYK, Evonik Specialty Chemicals, Group14, Cigna Pioneer, Zhongke Zhiliang, Wisteria Group, Zaichi Технология, Boselis и други съорганизатори на силна подкрепа. Тази конференция покани 300 предприятия от местната и чуждестранната автомобилна индустрия, 3C електроника, електрически инструменти, суперкондензатори, натриево-йонни батерии, захранващи батерии, литиево-йонни батерии и свързани с тях материали за батерии (положителни, отрицателни, диафрагма, електролит, проводящ агент, добавки ) и други свързани предприятия с модерно поддържащо оборудване, конференцията организира общо 14 глави на темата, 80 тематични доклада.

От гледна точка на доставките през годините, преди 2022 г. доставките и пропускливостта на силициевите отрицателни електроди са сравнително ниски, но с развитието на технологията доставките и пропускливостта на силициевите отрицателни електроди са подобрени до известна степен през 2023 г. С непрекъснатото разработване на 46 цилиндъра, включително потребителска електроника, силициевият отрицателен електрод се очаква да експлодира през следващите 2-3 години.

Силициевите анодни материали започнаха да се изследват и разработват през 90-те години на миналия век, развитието на днешния силициев кислород, индустриализацията на силициевите въглеродни материали, най-важното е структурният дизайн и повърхностната модификация. Академичната общност се занимава главно със структурен дизайн, включително силициеви нанопроводници, кухи структури, структури от яйчен жълтък и т.н. Индустрията е основно за създаване на композитни структури, включително шлифован силициев въглерод, силициев кислород, включително преди литиев силициев кислород, нови силициеви въглеродни материали, главно за решаване на проблемите, пред които са изправени отрицателните електродни материали в приложението. Най-същественият проблем при прилагането на анодни материали на базата на силиций е обемното разширение. От страна на материала, единият е композитен, другият е нано, композитът е направен главно от силиконова сплав, материал от силициев оксид, чрез диспергиране на силиций в метал или матрица от силициев оксид, за да се улесни разширяването, но тези материали имат различни проблеми, последното поколение силициев материал е нов тип силициев въглерод. Това е основно използването на CVD технология за комбиниране на нано и композитни материали за производство на силициеви въглеродни материали. Разбира се, краят на клетката също ще направи съответния дизайн, включително дизайна на клетъчната структура, химическата система, оптимизацията на формулата.

Представен е статутът на изследване и развитие на силициевите материали. През годините изследванията и развитието на силициевия анод достигнаха четири поколения материали. Първото поколение силициев въглерод, включително конвенционалния силициев кислород, се използва главно в малки енергийни полета поради своето ценово предимство. Силициевият диоксид, поради липсата на естествен първи ефект, той трябва да бъде подобрение преди литий, преди магнезий. Третото поколение преди литиев силициев оксид беше тласкано към масово производство, решавайки проблема с първия ефект, но най-големият проблем е, че цената е неконтролируема и не решава проблема с разширяването. Въз основа на бъдещото развитие, силициев въглерод, отложен от пара, скоростта на разширение е малка, теоретичната цена е по-ниска, така че настоящите усилия за научноизследователска и развойна дейност се увеличават. Този доклад се фокусира главно върху силициевия кислород преди лития и силициевия въглерод, отложен в газова фаза, за да направи съответния доклад.
Защо ни е грижа за {{0}}.8 волта на първо място? Вземайки тройния положителен електрод с 600mAh/g силициев отрицателен материал като пример, дори ако напрежението е поставено на 2,5 волта в системата с три електрически нива, отрицателният електрод може да играе само до 0,8 волта най-много . Следователно, силициевите отрицателни данни за 0,8 волта са по-важни за дизайна на клетката.
Как да направя предварително литиев силициев оксид? С увеличаването на съдържанието на прелитий е неизбежно да се образуват различни силикатни фази и когато допълнителният прелитий образува 414 фаза, може да се установи от фазовата диаграма, че неизбежно ще има генериране на литиево-силициева сплав, което ще повлияе на съхранение и стабилност на материала и не е благоприятна за обработка. И може ли разширението да се подобри след прелитиев силико? От теоретичното изчисление може да се установи, че всъщност обемното разширение на предилитиево-силициевия кислород не се променя значително с увеличаването на съдържанието на литий. Напротив, проблемът с остатъчните алкали, причинени от самия преди литиев силициев диоксид, ще повлияе на ефективността на свързване на свързващото вещество, но ще влоши разширяването на това парче.

Как да направите предварително литиев силициев материал? Мисля, че основният фактор за контролиране на литиево-силикатната фаза, на първо място за намаляване на бедната на литий фаза, защото тя ще изяде положителния електрод от литиевия йон, второто, за да се избегне образуването на богата на литий фаза, защото това ще повлияе на производителност на обработка, така че смятаме, че предишният литиев силициев оксид е главно 213 фаза.
Второто е да контролираме размера на силициевия кристал, ние се опитваме да направим размера на силициевия кристал възможно най-малък, по-малък от 5 нанометра, дори до аморфно състояние, така че да можете да намалите натрупването на напрежение и в крайна сметка да подобрите литиевия цикъл.
Третото е да се контролира повърхностната остатъчна основа, ако остатъчната основа е твърде висока, тя ще реагира със свързващото вещество, за да намали ефективността на свързване и след това ще повлияе на нейната циркулация. Ако повърхностната остатъчна основа просто се намали, без покритие, проблемът с производството на газ все още не може да бъде решен. Следователно ние също трябва да направим съответните модификации на самия материал, за да подобрим допълнително обработката, като например често използвани бързи йонни проводници или въглеродна обвивка. Въпреки това, ние също трябва да оптимизираме съответно здравината на покритието, защото ако се използва двушнекова суспензия, може да има сблъсъци между частици или между частици и оборудване, което може да доведе до разрушаване на повърхността на материалните частици и в крайна сметка производственият газ ще се произвежда по време на процеса на съхранение на тор.