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粉體百科丨硅基負(fù)極材料的改性方法
——針式粉碎機,針盤磨

　　隨著新能源技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)鋰離子電池的石墨負(fù)極將逐漸無法滿足要求，高能量密度負(fù)極材料成為企業(yè)追逐的新熱點。硅基負(fù)極材料由于豐富的儲量和超高的理論比容量正逐漸成為電池企業(yè)和鋰電材料商改善負(fù)極的最優(yōu)先選擇，是最具潛力的下一代鋰離子電池負(fù)極材料之一。

　　但是硅基負(fù)極材料存在很多問題：

　　(1)硅材料粉化，體積變化過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，會使硅顆粒相互擠壓、粉化，進(jìn)而失去電接觸導(dǎo)致容量迅速衰減。

　　(2)電極結(jié)構(gòu)破壞，對于硅材料來說，傳統(tǒng)的粘結(jié)劑(如PVDF)無法承受其巨大的體積變化，使得活性材料從集流體上脫落，導(dǎo)致電極結(jié)構(gòu)被破壞，電池循環(huán)穩(wěn)定性很差。

　　(3)不穩(wěn)定的SEI膜，體積效應(yīng)會使SEI膜不穩(wěn)定，體積效應(yīng)還會使得硅表面SEI膜在充放電過程性中不斷的破裂、再生長，導(dǎo)致庫倫效率降低，電極的電子導(dǎo)電性變差，電池內(nèi)阻增加等。

與碳材料復(fù)合

　　由于碳材料具有一定的柔韌性和電子導(dǎo)電性，因此常用來與硅材料進(jìn)行復(fù)合來優(yōu)化其性能，研究發(fā)現(xiàn)添加適量的碳材料不僅可以為鋰離子提供傳輸?shù)耐ǖ?，而且可以增加鋰離子的嵌入點位。此外，硅的嵌鋰電位與碳類材料相近，通過與硅碳材料進(jìn)行復(fù)合，可以很好地緩解硅的體積效應(yīng)，提高硅材料的電化學(xué)穩(wěn)定性。

　　1石墨

　　在硅負(fù)極中添加少量石墨可以有效地改善電極的電化學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)在石墨片及插入片層結(jié)構(gòu)之間的硅顆粒組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)中，石墨不僅可以作為穩(wěn)定SEI層的有效基底，還可以防止硅顆粒的團(tuán)聚，促進(jìn)陽極的電子輸運。

合金化

　　硅可以和很多金屬元素形成金屬硅化物，這些化合物作為鋰離子電池負(fù)極材料時，儲鋰容量普遍低于單質(zhì)Si，但體積變化更小，有利于材料在脫嵌鋰過程中保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而獲得優(yōu)于單質(zhì)Si的循環(huán)穩(wěn)定性能。另外，Si合金往往具有更高的電導(dǎo)率，有利于改善Si基負(fù)極材料的電化學(xué)性能。硅與金屬復(fù)合形成的金屬硅化物存在兩種情況：

　　一是金屬元素在整個充放電過程中不具備脫嵌鋰活性，僅起支撐結(jié)構(gòu)、緩解體積膨脹和提高材料電導(dǎo)率的作用，此類金屬稱之為惰性金屬;

　　二是金屬本身具有脫嵌鋰活性，但是與硅充放電電位不同，因此它們的復(fù)合使得材料的體積膨脹在不同電位下進(jìn)行，緩解由此產(chǎn)生的機械內(nèi)應(yīng)力，從而提高整個材料的循環(huán)穩(wěn)定性，此類金屬稱之為活性金屬。另外，還有一些多元金屬-Si合金負(fù)極材料，其中部分金屬可以分別與S形成合金，部分金屬元素之間也可以形成合金，作為緩沖基底。

　　山東埃爾派采用目前國際先進(jìn)的設(shè)計理念和制作工藝，并結(jié)合公司多年工程經(jīng)驗，針對市場需求開發(fā)的針盤磨，可升級為雙動力針盤磨，達(dá)到200m/s線速度，獲得更大粉碎力。