硅基负极技术与进展

山东石大胜华电极材料中心技术总监2022年7月项目及公司介绍硅材料特性SiOx-C负极Si@C负极产业展望项目及公司介绍公司介绍 锂电行业半导体行业锂电行业半导体行业锂电行业电解液配方开发、电解液溶剂、锂盐、添加剂硅基负极项目介绍SiOx-C量产线，Si@C开发线。SiOx-C量产线（在建30，000T/YSi@C量产线。还有导电剂、补锂剂等。普通型SiOx-C（SH-P）高首效SiOx-C（H01S）高首效SiOx-C（H02）沉积法Si@C（HQ）硅基负极项目介绍IISiOx-C（SiOx-C（H02）团队建设及专利布局团队建设石大胜华制定博士、硕士等引进计划，组建了博士2人、硕士5人、本科10人、试验人员近40人组成的实力强、效率高、业务精的创新团队专利布局已在国内及国际PCT同步申请硅基负极核心专利，近期即将授权，有望为广大客户提供知识产权支撑。硅材料特性硅材料简介半导体材料最早于1926年半导体材料最早于1926年应用于工业中，以Cu2O及Se（硒）为代表。硅是一种化学元素，英文名称Silicon，化学符号是Si，旧称矽，原子序数14，相对原子质量28.0855，密度2.4g/cm³,熔点1414℃,沸点2355℃,元素周期表上IVA族的类金属元素。按不同形态和纯度来说，硅材料大致可以分为金属硅、原生多晶硅、多晶硅、单晶硅和无定形硅五种同素异形体，晶体硅为钢灰色，无定形硅为黄褐色。晶体硅属于原子晶体，硬度为7，有半导体性质。1940年，Ge开始应用于半导体工业；1953年，Si开始逐渐替代包括Ge在内的半导体材料。20世纪80年代至今20世纪80年代至今，Si元素成为半导体、光伏、锂电等行业的关键角色，人类正式进入硅基文明时代。硅材料性质Si的晶格常数是0.54nm，密度为2.33x10-3Si的晶格常数是0.54nm，密度为2.33x10-3Si在室温下的禁带宽度为1.12eV；Si的折射率是3.4(5µm);Si同时是本征半导体和掺杂半导体；在固溶度上限之下，杂质元素在Si晶体中通常以替位态和间隙态等形式存在；硅电阻率与杂质浓度关系硅电阻率与杂质浓度关系硅基负极主要种类负Si-CSi-CSiOx-CAB多孔结构DSi薄膜结构硅基负极EIS因素及对策对策n增强硅基复合材料与电极之间的导电性；n抑制充放电过程中活性材料颗粒与锂反应时因体积膨胀而导致的电极破碎；n全新的界面修饰与人工SEI开发；n缓冲硅基载体的开发。SEI对策n增强硅基复合材料与电极之间的导电性；n抑制充放电过程中活性材料颗粒与锂反应时因体积膨胀而导致的电极破碎；n全新的界面修饰与人工SEI开发；n缓冲硅基载体的开发。硅材料嵌锂的体积带来：1）电极活性材料破碎、粉化，活性物质与集流体脱离，失去电接触;2）SEI膜破裂，新裸露出的硅颗粒表面不断形成新的SEI膜，导致锂离子损耗加剧，容量急速衰减。风险硅基负极机理因素界面构型22原子密排&键密度硅基负极作为电极材料，类似于极片I/O值的计算，硅基负极单颗粒的（111）面间距最大，键密度最小； 密度最大原子密排&键密度硅基负极作为电极材料，类似于极片I/O值的计算，硅基负极单颗粒的（111）面间距最大，键密度最小； 密度最大110）面居 中。因此，膨胀及晶相转和（110）面的断裂解理。33颗粒设计微观上，准晶-非晶两相成为行业共识；宏观上，颗粒形貌、粒径、比表等成为不同硅基负极调控的基础因素，不同硅基负极应根据下游场景进行相应设计。SiOx-C负极SiOx-C负极.原料SiOx-C负极主要原料为SiO，外表呈灰黑色多晶体，质硬而脆，通过以下工序制得：SiO蒸汽在冷凝器中结晶SiO蒸汽在冷凝器中结晶，取出，即得到块状SiO原料。o-------------------------------------a混合好的金属硅&二氧化硅在1100-1400℃条件下冷凝升华升华将金属硅、二氧化硅破磨至一定粒径，混将金属硅、二氧化硅破磨至一定粒径，混合均匀。原料胜华SiOx-C性能胜华SiOx-C性能我司产品0203国外友商产品国内友商产品我司颗粒表面致密纳米包覆层。修饰层完整、均匀、致密。胜华SiOx-C性能030203胜华SiOx-C性能（H01）胜华SiOx-C性能（H02）产业展望产业展望电动工具：电动工具：2170n全球电动工具锂电市场：2025年有望超500亿元，负极按成本占比折算为80亿元。n电动工具锂电池未来有以下发展方向：无绳电动工具占据主流，锂电池取代镍镉/镍氢电池；硅基材料在电动工具电池领域开始量产应用，NCM811/NCA+硅基材料路线将实现更高倍率与更耐高低温产品的上市。动力电池：4680动力电池：4680n硅基负极（SiOx-C）掺混量可能从10%提升到15%或20%。按目前添加量10%计算，1GW的4680电池大概需要消耗750吨左右的硅基负极材料，能量密度大概在270WH/kg左右；未来随着硅基负极技术进步、成本的降低以及电池制程的提升，应用面将更加广泛；n国内外主流锂电池厂商大部分已进行锂能，比克等均已进行产线建设。产业展望Si@C基负极SiOx基负极SiOx基负极产业链成熟，性能逐年且各种预锂化技术进展迅速，成为可见期内的主流产品。厚积薄发，技术已取得一定