Основно предимство
Ултра-висока енергийна плътност
The actual capacity of silicon-carbon composite materials can reach 1500-2000mAh/g. When combined with high-nickel ternary positive electrodes, the battery energy density can exceed 300Wh/kg (for example, if the Tesla 4680 battery uses a silicon-carbon negative electrode, the energy density will increase by 20%).
Калъф за кандидатстване: Капацитетът на батерията на флагмански мобилен телефон на определена марка се е увеличил от 4000mAh до 4800mAh, а диапазонът на шофиране на електрически превозни средства е разширен с 50-100 километри .
Отлично колоездене
The three-dimensional network structure of carbon materials can disperse the expansion stress of silicon. Laboratory data shows that the silicon-carbon negative electrode with a carbon coating has a capacity retention rate of 82% after 500 cycles. This is equivalent to a mobile phone that is charged every day being able to retain 80% of its battery power after two years.
Технически пробив: Силиконов-въглеродния анод, приготвен по метода на CVD, с равномерната си композитна структура, може да постигне цикъл живот над 1500 пъти, далеч надвишаващ този на графитния анод (1000-2000 пъти) .
Бърза способност за зареждане
Проводимостта на въглеродните материали облекчава изолационния дефект на силиций, а скоростта на дифузия на литиево-йонната дифузия се увеличава с 30 пъти, поддържайки 5C бързо зареждане (като 30- минута технология за бързо зареждане на определено електрическо превозно средство) .
Потенциалът за извличане на литий на силиций (~ 0 . 4V срещу . li/li⁺) е по -висок от този на графита (~ 0 . 05V срещу li/li⁺), което може да предотврати дифузирането на повърхността по време на зареждане и повишаване на безопасността.
Ефективност на разходите и екологичните предимства
Силиций е вторият най-разпространен елемент в земната кора, а разходите за суровини са с 40% по-ниска от тази на графита . След мащабно производство, общата цена може да бъде намалена с 15% (изчислена от определена фабрика за батерии, използвайки силиконово-въглеродни отрицателни електроди може да намали цената на всеки KWH батерия до $ 8) .
Един тон силиконово-въглероден аноден материал може да намали извличането на 2 . 3 тона графит и по-ниска консумация на енергия от производството с 18%., ако всички литиеви батерии по целия свят трябва да преминат към силициеви въглеродни аноди, това ще доведе до намаляване на 3,5 милиона тона на въглеродните диоксидни емисии, това би довело до намаляване на 3,5 милиона тона въглеродни диоксидни емисии, това би довело до намаляване на 3,5 милиона тона въглеродни диоксидни емисии, това би довело до намаляване на 3,5 милиона тона на въглеродни диоксидни емисии.
Съвместимост и технически потенциал
Той може да бъде директно адаптиран към съществуващата производствена линия на графитния анод ., трябва да се коригира само параметрите за натискане на суспензия и ролерите (например производствената линия на определено предприятие беше реновирана само за три месеца) .
Continuous innovation: Structures such as three-dimensional graphene-coated silicon particles and silicon-carbon nanowire arrays have pushed the energy density up to 1800mAh/g. After 800 cycles, the capacity retention rate still reaches 91%.
Сценарии на приложение и перспективи за пазара
Потребителската електроника: Скоростта на проникване е достигнала 18%. действителният тест на потребителя на мобилен телефон показва, че батерията със силиконов-въгледобивен отрицателен електрод има намаление само с 11%в живота на батерията след 500 цикъла на заряд (докато традиционните батерии намаляват с 35%).}
Електрически превозни средства: Скоростта на приложение е приблизително 7%. След като най-новият модел на производителя на определен автомобил, приет от силициево-въглеродни анод, теглото на батерията е намалено с 23%, а консумацията на електроенергия на 100 километра намалява до 12 kWh .
Поле за съхранение на енергия: След използване на отрицателни електродни батерии от силициево-въглерод в определен проект за съхранение на фотоволтаична енергия, ежедневната честота на колоездене се увеличава от 2 пъти на 3 пъти .
Технически предизвикателства и бъдещи посоки
Проблем с разширяването на обема: Въпреки че значително се облекчава от въглеродните композити, нанозизирането на силициеви частици води до рязко увеличаване на специфичната повърхност, което води до ниска първоначална ефективност (изискваща технология преди литиране да компенсира) .
Мащабно производство: Цената на оборудването на метода на CVD е висока . Процесът на флуидизирания слой трябва да се справи с проблемите на равномерността и безопасността на отлагането на силан (очаква се да бъде постепенно реализиран от 2025 до 2026 г.) .
Оптимизация на съотношението на материала: Когато съдържанието на силиций надвишава 15%, производителността намалява рязко ., индустрията обикновено приема съотношение на силиконов допинг от 5% до 10% (както е показано в патента на определено предприятие, всеобхватната ефективност е оптимално, когато съдържанието на силиций е 8%) .}