锂离子电池中的埃肯硅材料

使用硅基阳极的锂离子电池有望成为电动汽车领域的成功技术。包括原材料供应商在内的许多公司都在这个价值链中争夺一席之地。埃肯具有独特的背景,可以以具有竞争力的成本开发优质的硅解决方案。 

如今,使用锂离子电池 (LIB) 的难题在于其无法满足如电动汽车所需的未来容量。由于石墨材料特性的限制,电池的充电次数受到制约。但若使用硅替代石墨,便够解决这个问题。

自 2010 年以来,埃肯一直致力于开发最佳的电池硅材料,而且在 2015 年,我们在增加充电周期数方面取得了很大的进展。在充电过程中硅与锂会发生反应产生膨胀,并且在放电过程中相应的会产生收缩,所以在锂离子电池中引入硅材料具有一定挑战性,而且还需要多年的研发。这种膨胀、收缩在一定程度上会形成裂缝或破坏阳极材料与集电器之间的接触,从而造成容量损失、充电循环次数减少。但是,一旦取得成功,使用硅就可显著提高能量密度,缩短充电时间。结果表明,带有硅/石墨阳极的电池可进行 1000 次以上的充电循环。

正在进行的研究
研究机构和大学正在进行一项研究,该研究支持埃肯通过改进粘合剂、电解质、阴极、添加剂等来解决膨胀问题。埃肯研究人员所做的研究工作主要集中在微粉化和化学反应方面。这意味着,需要建立一种缩减尺寸的工艺以便制造出具有理想结构和纯度特性的硅材料,从而在实验室规模和工业规模的设备中、在低微米和亚微米的范围内产生可重复的颗粒大小和粒径分布。

“绿色”原料
到目前为止,电池项目已经取得了一项专利,并提出了两项专利申请。当前。埃肯在其布雷芒厄工厂为首批客户定期生产、供应大量具有商业价值的特种硅 Silgrain®e-Si。埃肯独特的生产工艺使 Silgrain®e-Si 对环境的影响明显低于同类硅材料。荷兰公司 “Smart Green Scans”于 2017 年 3 月得出了埃肯布雷芒厄工厂进行的 LCA(生命周期评估)分析结果,并记录道:与竞争原材料相比,Silgrain®e-Si 是锂离子电池行业的“绿色”原料。