Kernvoordeel
Ultrahoge energiedichtheid
De werkelijke capaciteit van silicium-koolstofcomposietmaterialen kan 1500-2000 mah/g . bereiken, in combinatie met hoge nickel ternaire positieve elektroden, kan de batterij-energiedichtheid groter zijn dan 300Wh/kg (bijvoorbeeld, als de TESLA 4680 batterij een silicon-cabon negatieve elektrode kan overschrijden, de energiedichtheid zal toenemen met 20%) {{8 {{ife) {8 {{8 {{{ife van de energiedichtheid, de energiedichtheid, zal de energiedichtheid groter worden.
Toepassingsgeval: de batterijcapaciteit van een vlaggenschip mobiele telefoon van een bepaald merk is toegenomen van 4000 mAh tot 4800 mAh en het rijbereik van elektrische voertuigen is uitgebreid door 50-100 kilometer .
Uitstekende fietsprestaties
De driedimensionale netwerkstructuur van koolstofmaterialen kan de expansiespanning van silicium . laboratoriumgegevens verspreiden, blijkt dat de silicium-koolstof-negatieve elektrode met een koolstofcoating een capaciteitsbehoudsnelheid van 82% na 500 cycli heeft na 500 cycli . Dit is gelijk aan een mobiele telefoon die elke dag in staat is om 80% van zijn batterij te behouden na twee jaar {. Dit is gelijk aan een mobiele telefoon die elke dag wordt gekozen om 80% van de batterij te behouden na twee jaar.
Technische doorbraak: de silicium-carbonanode bereid door CVD-methode, met zijn uniforme samengestelde structuur, kan een cyclusleven van meer dan 1500 keer bereiken, veel groter dan die van grafietanode (1000-2000 times) .
Snel oplaadmogelijkheden
De geleidbaarheid van koolstofmaterialen verlicht het isolerende defect van silicium en de lithium-iondiffusiesnelheid wordt met 30 keer verhoogd, wat 5c snel opladen ondersteunt (zoals de 30- minuut snellaadtechnologie van een bepaald elektrisch voertuig) .
Het lithiumextractiepotentiaal van silicium (~ 0 . 4v vs . li/li⁺) is hoger dan dat van grafiet (~ 0 . 05V versus li/li⁺), die kan voorkomen dat lithium diffuseert op het oppervlak en de veiligheid van de oppervlakte versterken.
Kosteneffectiviteit en milieuvoordelen
Silicon is the second most abundant element in the Earth's crust, and its raw material cost is 40% lower than that of graphite. After large-scale production, the total cost can be reduced by 15% (as calculated by a certain battery factory, using silicon-carbon negative electrodes can reduce the cost of each kWh of battery by $8).
Een ton silicium-koolstofanodemateriaal kan de extractie van 2 {. 3 ton grafiet en lagere productie-energieverbruik met 18%. verminderen Als alle lithiumbatterijen wereldwijd jaarlijks overstappen op silicium-koolstof-koolstofanodes.
Compatibiliteit en technisch potentieel
Het kan direct worden aangepast aan de bestaande productielijn van de grafietanode . Alleen de slurryformule en de roller persparameters moeten worden aangepast (bijvoorbeeld de productielijn van een bepaalde onderneming is in slechts drie maanden gerenoveerd) .} .
Continue innovatie: structuren zoals driedimensionale grafeen-gecoate siliciumdeeltjes en silicium-koolstof-carbon nanodraadarrays hebben de energiedichtheid geduwd tot 1800 mAh/g . Na 800 cycli bereikt de capaciteitsbehoudsnelheid nog steeds 91%.
Toepassingsscenario's en marktperspectieven
Consumentenelektronica: de penetratiesnelheid heeft 18%bereikt . De werkelijke test van een mobiele telefoongebruiker laat zien dat de batterij met silicium-koolstof-negatieve elektrode een reductie heeft van slechts 11%in de levensduur van de batterij na 500 lading-discussiecycli (terwijl traditionele batterijen afnemen met 35%) .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}
Elektrische voertuigen: de toepassingssnelheid is ongeveer 7%. Nadat het nieuwste model van een bepaalde autofabrikant silicium-koolstofanode heeft aangenomen, werd het gewicht van het batterijpakket met 23%verminderd en het elektriciteitsverbruik per 100 kilometer daalde tot 12 kWh .}
Energieopslagveld: Na het gebruik van silicium-koolstof-negatieve elektrodebatterijen in een bepaald fotovoltaïsche energieopslagproject, is de dagelijkse fietsfrequentie gestegen van 2 keer tot 3 keer .
Technische uitdagingen en toekomstige richtingen
Volume-uitbreidingsprobleem: hoewel aanzienlijk verlicht door koolstofcomposieten, leidt de nanosis van siliciumdeeltjes tot een sterke toename van het specifieke oppervlak, wat resulteert in een lage initiële efficiëntie (die pre-lithiation-technologie vereist om te compenseren) . .
Grootschalige productie: de apparatuurkosten van de CVD-methode zijn hoog . Het gefluïdiseerde bedproces moet de problemen van uniformiteit en veiligheid van silaanafzetting aanpakken (naar verwachting geleidelijk geïmplementeerd van 2025 tot 2026) .
Optimalisatie van materiaalverhouding: wanneer het siliciumgehalte groter is dan 15%, daalt de prestaties sterk . De industrie neemt over het algemeen een siliciumdopingverhouding aan van 5% tot 10% (zoals weergegeven in het patent van een bepaalde onderneming, de uitgebreide prestaties zijn optimaal wanneer het Silicon -inhoud 8% is).