精品综合久久久久久97_亚洲国产精品久久久久婷婷老年_成人区人妻精品一区二区三区_国产精品JIZZ在线观看老狼_国产欧美精品一区二区三区

圖1.（a）硅基負(fù)極膨脹原位快篩系統(tǒng)（RSS1400, IEST）；（b）三種不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的硅碳材料的膨脹對(duì)比。

圖3.（a）原位產(chǎn)氣體積監(jiān)控儀（GVM2200, IEST）的實(shí)物圖；（b）在水系溶劑中勻漿時(shí)，三種不同的硅碳漿料隨勻漿時(shí)間的產(chǎn)氣量。

圖4.粉末電阻儀（PRCD3100, IEST）的實(shí)物圖和測試原理；以及對(duì)不同碳包覆的硅基材料的導(dǎo)電性進(jìn)行對(duì)比評(píng)估。

電池在使用前需要進(jìn)行化成，并在硅顆粒表面生成SEI膜。由于硅顆粒一般都為納米化，比表面較大，因此成膜過程會(huì)大量消耗來自電解液或正極材料中的活性鋰，從而在首次放電時(shí)無法完全發(fā)揮出充電時(shí)的容量，即首效較低（不可逆容量損失可高達(dá)10%～30%）。相比于硅碳材料而言，硅氧材料的首效更差，這也是限制硅氧材料商業(yè)化的重要因素之一。

預(yù)鋰化工藝可以有效提升硅基材料，特別是硅氧材料的首效，其技術(shù)路線包括負(fù)極補(bǔ)鋰和正極補(bǔ)鋰兩種，其中負(fù)極補(bǔ)鋰技術(shù)因其補(bǔ)鋰容量高、技術(shù)路線清晰等特點(diǎn)而受到較多的關(guān)注與研究。目前主要的工藝包括鋰箔補(bǔ)鋰、鋰粉補(bǔ)鋰等多種補(bǔ)鋰方式，其中：（1）鋰箔補(bǔ)鋰是利用自放電機(jī)理進(jìn)行補(bǔ)鋰的技術(shù)?？芍苯訉嚻瑝涸谪?fù)極表面，并利用鋰片與極片之間的電勢差使鋰離子嵌入到負(fù)極中。該方法雖然操作簡單，但是預(yù)鋰化程度難以控制，易造成補(bǔ)鋰不充分或過度補(bǔ)鋰等。（2）鋰粉補(bǔ)鋰最早是由富美實(shí)公司提出，其開發(fā)的穩(wěn)定化鋰金屬粉末（SLMP）表面包覆了2%～5%的碳酸鋰薄層，可直接噴灑到干燥的負(fù)極表面進(jìn)行補(bǔ)鋰，或者在合漿的過程中加入。

負(fù)極補(bǔ)鋰雖然補(bǔ)鋰容量高，但操作復(fù)雜，對(duì)環(huán)境要求也較高。相比于此，正極補(bǔ)鋰材料可直接在勻漿過程中加入，與現(xiàn)有的電池生產(chǎn)工藝兼容性較好，且安全穩(wěn)定價(jià)格低，因而被譽(yù)為最有前景的補(bǔ)鋰技術(shù)。通常來講，正極補(bǔ)鋰劑主要可以分為以下3類：一是利用二元含鋰化合物補(bǔ)鋰，例如Li?O，Li?O?和Li?N等。這類物質(zhì)比容量高，只需少量的添加即可實(shí)現(xiàn)補(bǔ)鋰效果，但缺點(diǎn)是穩(wěn)定性較差，在實(shí)際勻漿和補(bǔ)鋰過程中易分解產(chǎn)生氣體，而該產(chǎn)氣量也可利用元能科技的原位產(chǎn)氣體積監(jiān)控儀（GVM2200，IEST）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，具體實(shí)驗(yàn)流程如圖5所示。二是利用富鋰化合物補(bǔ)鋰，例如Li?FeO?和Li?NiO?等；三是利用鋰復(fù)合物補(bǔ)鋰，例如Li?S/Co，LiF/Co和Li?O/Co等。這幾類物質(zhì)各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此在未來，正極補(bǔ)鋰材料需要向化學(xué)穩(wěn)定高、分解電位低、不產(chǎn)氣、脫鋰容量高的方向發(fā)展。

圖5.利用原位產(chǎn)氣體積監(jiān)控儀（GVM2200, IEST）測定硅碳材料中Si含量的流程圖

快速測定硅基負(fù)極材料中的硅碳比例、硅氧比例或者納米硅含量，不僅可以有效評(píng)估材料制備工藝的穩(wěn)定性，還能夠快速估測該材料的比容量，對(duì)于企業(yè)提高研發(fā)效率具有重要的意義。對(duì)于硅基負(fù)極材料中的碳含量、氧含量以及硅含量，可分別采用高頻紅外碳硫儀、氧氮?dú)浞治鰞x、硅鉬藍(lán)分光光度法和X射線衍射等方法測試。

高頻紅外碳硫儀可以有效對(duì)硅基負(fù)極材料中的碳含量進(jìn)行標(biāo)定，測試時(shí)可分別稱取0.05g硅基材料和1.5～1.8g鎢錫粒助熔劑于陶瓷坩堝內(nèi)，并充分混合均勻，之后便可在高頻紅外碳硫儀中通氧燃燒并測試；

氧氮?dú)浞治鰞x則可用于測定硅氧負(fù)極中的氧含量，測試時(shí)可稱取0.03g左右的硅氧負(fù)極材料于惰性氣體保護(hù)脈沖電極爐中進(jìn)行熔樣，并利用紅外吸收法測試氧含量；

硅鉬藍(lán)分光光度法也可用于檢測材料中的硅含量，該方法主要采用強(qiáng)堿高溫熔化材料中的SiO?，在調(diào)節(jié)到合適的pH值后加入鉬酸銨，并利用分光光度法檢測SiO?的濃度。由于Si和SiO?均與強(qiáng)堿反應(yīng)，因此也無法有效區(qū)分Si和SiO?。同時(shí)，高溫堿熔浸取對(duì)容器的材質(zhì)要求較高（耐高溫、耐酸堿等），且操作過程中易出現(xiàn)偏差。

X射線物相分析具有無損、快速、重現(xiàn)性好的特點(diǎn)。作為一種半定量測試方法，其優(yōu)點(diǎn)有三：一是無損測試，不存在化學(xué)反應(yīng)，消除了反應(yīng)副產(chǎn)物帶來的誤差；二是操作簡單，測試周期短，且測試效率高；三是用料少，且不同物質(zhì)的區(qū)分度較好。

硅基材料已成為最具商業(yè)化前景的下一代負(fù)極材料，其技術(shù)路線主要分為硅碳與硅氧兩種?，F(xiàn)階段較為成熟的商業(yè)化產(chǎn)品主要以硅氧材料為主，但是未來會(huì)逐步向硅碳材料靠攏。本文總結(jié)了硅基負(fù)極在生產(chǎn)使用過程中的一些行業(yè)痛點(diǎn)，例如體積膨脹、勻漿產(chǎn)氣、導(dǎo)電性差、首效低等。為解決這些問題，不僅需要上游材料企業(yè)與下游電芯企業(yè)整合優(yōu)勢資源，加速微觀機(jī)理與制備工藝的開發(fā)，也需要檢測設(shè)備公司開發(fā)操作方便、快捷有效的檢測儀器。元能科技（廈門）有限公司作為鋰電檢測行業(yè)的綜合解決方案供應(yīng)商，致力于在膨脹、產(chǎn)氣、電性能測試上為硅基負(fù)極材料的研發(fā)提供最專業(yè)的解決方案，助力硅基負(fù)極材料的大規(guī)模商業(yè)化進(jìn)程！

[1] M. Ashuri, Q.R. He and L.L. Shaw, Silicon as a potential anode material for Li-ion batteries: where size, geometry and structure matter. Nanoscale 8 (2016) 74–103.

[2] Z.H. Chen, L. Christensen, and J.R. Dahn, Large-volume-change electrodes for Li-ion batteries of amorphous alloy particles held by elastomeric tethers. Electrochem. Commun. 5 (2003) 919-923.

[3] S. Komaba, K. Shimomura, N. Yabuuchi, T. Ozeki, H. Yui and K. Konno, Study on polymer binders for high-capacity SiO negative electrode of Li-ion batteries. J. Phys. Chem. C 115 (2011) 13487-13495.