硅烷對電池性能有何貢獻(xiàn)？

2024-07-08 09:16:49 來源：科研云平臺

916

簡介：在全球能源變革的大潮中，鋰離子電池已經(jīng)成為電動汽車(EV)和儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。然而，為了滿足不斷增長的市場需求，我們需要技術(shù)進(jìn)步的動力來鼓勵更多的采用。在這場競爭中，硅烷這種看似不起眼但卻非常重要的成分占據(jù)了中心位置。硅烷是一種有機(jī)硅化合物，具有廣泛的應(yīng)用前景。在鋰離子電池領(lǐng)域，硅烷主要作為電解質(zhì)、粘結(jié)劑和催化劑使用。硅烷具有良好的電導(dǎo)率、熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性，這些特性使得它成為提高鋰離子電池性能的理想選擇。

在全球能源變革的大潮中，鋰離子電池已經(jīng)成為電動汽車(EV)和儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。然而，為了滿足不斷增長的市場需求，我們需要技術(shù)進(jìn)步的動力來鼓勵更多的采用。在這場競爭中，硅烷這種看似不起眼但卻非常重要的成分占據(jù)了中心位置。

硅烷是一種有機(jī)硅化合物，具有廣泛的應(yīng)用前景。在鋰離子電池領(lǐng)域，硅烷主要作為電解質(zhì)、粘結(jié)劑和催化劑使用。硅烷具有良好的電導(dǎo)率、熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性，這些特性使得它成為提高鋰離子電池性能的理想選擇。

最近，《POWER》雜志采訪了科氏模塊化工藝系統(tǒng)公司總裁 George Schlowsky 和 OneD Battery Sciences 公司首席執(zhí)行官 Vincent Pluvinage，以更好地了解硅烷在電動汽車電池材料制造中的應(yīng)用。OneD Battery Sciences 和 Koch Modular Process Systems 最近宣布建立合作伙伴關(guān)系，旨在為下一代經(jīng)濟(jì)型電動汽車電池推廣硅石墨負(fù)極材料。

硅烷對電池性能究竟有何貢獻(xiàn)?

Schlowsky：硅烷不會直接進(jìn)入電池，但它是電池技術(shù)，尤其是鋰離子電池所必需的材料的關(guān)鍵成分。把硅烷想象成一種積木--它含有硅和氫，是制造硅基負(fù)極材料的前體。

硅納米粒子是電池陽極的關(guān)鍵，需要硅烷才能獲得生命。這些納米顆粒將硅烷氣體轉(zhuǎn)化為石墨顆粒內(nèi)的硅絲(由于直徑極小，也被稱為納米線)，從而解決了電池使用過程中煩人的膨脹和收縮問題，提高了穩(wěn)定性和性能。

硅在鋰離子電池行業(yè)的現(xiàn)狀如何?

Pluvinage：目前，鋰離子電池主要使用石墨作為負(fù)極電極。不過，硅正在成為一種有前途的替代品，因?yàn)樗梢詢Υ娓嗟匿?，從而有可能為我們提供能量密度更高的電池。硅電池市場目前的?guī)模為 5500 萬美元，預(yù)計(jì)到 2028 年將飆升至 4.14 億美元，這并不令人驚訝。(注：這些數(shù)據(jù)由研究公司 MarketsandMarkets 提供，約為其他市場研究公司和我們自己的初級研究數(shù)據(jù)的 1/10)。

電池材料制造商如何采購硅烷?

Schlowsky：硅烷是一種易燃、易反應(yīng)和劇毒的物質(zhì)。因此，運(yùn)輸硅烷非常危險，成本也很高。現(xiàn)實(shí)中，制造商有兩種獲取硅烷的選擇：要么與現(xiàn)有的硅烷工廠毗鄰共建(這在很多方面有局限性，但也是可行的)，要么自建硅烷工廠。

這就是我們與 OneD Battery Sciences 合作的意義所在，我們將聯(lián)手設(shè)計(jì)和建造一個模塊化的電子級硅烷工廠，就安裝在他們的 SINANODE 工廠旁邊。這種戰(zhàn)略合作關(guān)系意味著他們能以極具吸引力的成本獲得大量硅烷，并將其加工成電動汽車級石墨粉，用于硅石墨負(fù)極材料。

直接獲得硅烷有什么好處?

Pluvinage：與 Koch Modular 合作是擴(kuò)大硅烷生產(chǎn)以滿足鋰離子電池對硅陽極需求的一種經(jīng)濟(jì)可行的方法。利用其模塊化設(shè)計(jì)和交付模式，生產(chǎn)過程變得更快、更具成本效益。OneD 將 Koch 模塊化硅烷工廠設(shè)在毗鄰 SINANODE 工廠的位置，意味著硅烷供應(yīng)可以通過管道無縫集成。這種戰(zhàn)略性布局可以選擇水電資源豐富的地點(diǎn)，既能負(fù)擔(dān)得起，又能獲得高質(zhì)量的電動汽車級石墨，優(yōu)化效率，降低運(yùn)營成本。

硅基負(fù)極在鋰離子電池行業(yè)的前景如何?

Pluvinage：OneD 的 SINANODE 技術(shù)在硅負(fù)極制造方面采用了一種根本不同的方法。SINANODE 成功制造了納米硅，降低了電動汽車電池陽極電極的成本，為原始設(shè)備制造商(OEM)提供了全面開發(fā)的可擴(kuò)展制造工藝，支持靈活的電池設(shè)計(jì)方案。這樣就不需要制造新的昂貴的碳基板來承載硅。SINANODE 不但不會取代電動汽車級石墨生產(chǎn)商，反而能以更低的成本提供更高性能的電動汽車電池。

OneD 和 Koch Modular 目前正在設(shè)計(jì)北美首家年產(chǎn) 20,000 噸硅碳負(fù)極材料的綜合工廠，每年可生產(chǎn)約 1,000,000 輛電動汽車的電池。硅的應(yīng)用將徹底改變電池行業(yè)，降低電池成本，同時提高電池容量和性能。

隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨蟛粩嘣黾樱囯x子電池作為其核心部件之一將會得到廣泛應(yīng)用。而硅烷作為鋰離子電池制造過程中的重要成分，也將在未來的發(fā)展中發(fā)揮越來越重要的作用。