什么是硅基負(fù)極材料？

鋰離子電池四大主材為正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜。負(fù)極材料是鋰離子電池的重要原材料之一,對(duì)于鋰離子電池的能量密度、循環(huán)性能、充放電倍率以及低溫放電性能具有影響較大的影響。

鋰電池負(fù)極材料主要分為碳材料和非碳材料。碳材料包括：石墨類(lèi)、石墨烯、無(wú)序碳。目前鋰離子電池中應(yīng)用較多的是石墨類(lèi)負(fù)極材料，比如人造石墨、天然石墨。非碳材料中主要包括：硅基負(fù)極材料、鈦酸鋰負(fù)極材料等。

傳統(tǒng)的石墨類(lèi)負(fù)極材料穩(wěn)定性好并且成本低，廣泛應(yīng)用于各種電池模組中，但是由于電價(jià)上漲和石墨的產(chǎn)能不足，石墨化供應(yīng)緊缺，加工價(jià)格也隨之上漲；因此各個(gè)材料研發(fā)單位和實(shí)驗(yàn)室機(jī)構(gòu)等都在尋找一款高能量密度的新型負(fù)極材料，來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)石墨類(lèi)負(fù)極材料。

續(xù)航里程是新能源汽車(chē)的痛點(diǎn)之一。天然石墨負(fù)極材料的理論容量為340-370mAh/g，人造石墨的負(fù)極材料的理論容量為 310-360 mAh/g，而硅基負(fù)極克容量高，可大幅提升新能源汽車(chē)的續(xù)航里程。

快充車(chē)型紛至沓來(lái)，硅基負(fù)基以高倍率性能傲視群雄。隨著消費(fèi)者對(duì)于補(bǔ)能時(shí)長(zhǎng)要求的提高，縮短補(bǔ)能時(shí)長(zhǎng)是發(fā)展新能源汽車(chē)發(fā)展需要解決的問(wèn)題。鋰離子電池是一種充電高倍率電池，它主要依賴(lài)鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作，因此具有高倍率性能的負(fù)極材料能大幅提高鋰電池的充放電能力。

鋰離子電池負(fù)極材料儲(chǔ)鋰容量也是制約鋰離子電池應(yīng)用范圍的關(guān)鍵因素，目前硅基復(fù)合材料作為一類(lèi)應(yīng)用潛力巨大的負(fù)極材料，成為研究的熱點(diǎn)；目前國(guó)內(nèi)多家企業(yè)申請(qǐng)硅基負(fù)極材料，預(yù)計(jì)2025年硅負(fù)極市場(chǎng)滲透率將上升，2035年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)660億美元，硅膨脹問(wèn)題獲改善，硅基負(fù)極需求有望進(jìn)一步增長(zhǎng)。

易度智能質(zhì)量流量控制器助力硅基負(fù)極材料

目前，硅基負(fù)極材料主要分為硅氧負(fù)極和硅碳負(fù)極兩大技術(shù)路線(xiàn)。

硅氧負(fù)極技術(shù)路線(xiàn)

硅氧負(fù)極材料主要由氧化亞硅（SiOx）與碳材料復(fù)合而成。硅氧負(fù)極材料的常用量產(chǎn)制備工藝包括高溫爐熱處理、冷凝、粗碎、粉碎、CVD爐炭包覆等步驟。

其核心在于通過(guò)氧化亞硅與碳材料的復(fù)合，以及包覆層的形成，提高材料的循環(huán)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性能。

硅氧常用量產(chǎn)制備工藝：Si+SiO2→高溫爐熱處理→冷凝→氧化亞硅（SiOx）前軀體→粗碎→粉碎→CVD爐炭包覆→第1代硅氧。相較單質(zhì)硅顆粒，氧化亞硅（SiOx）在鋰嵌入過(guò)程中發(fā)生的體積膨脹較小，因此相對(duì)純硅負(fù)極，其循環(huán)穩(wěn)定性有較為明顯改善，但是氧化亞硅在充放電過(guò)程中會(huì)生產(chǎn)Li2O等非活性物質(zhì)，導(dǎo)致SiOx材料效率較低。（約70%）。

硅碳負(fù)極技術(shù)路線(xiàn)

硅碳負(fù)極材料由納米級(jí)的硅顆粒和碳基材料（如石墨、碳納米管、石墨烯等）復(fù)合而成。硅碳負(fù)極在克容量、首效、循環(huán)次數(shù)、倍率等多個(gè)維度性能表現(xiàn)優(yōu)異，其膨脹問(wèn)題較傳統(tǒng)濕法研磨取得較大改善，穩(wěn)定性大幅提升。其中CVD工藝被當(dāng)前視為發(fā)展?jié)摿?，也是眾多硅基?fù)極廠(chǎng)商的最新布局方向。

CVD法是通過(guò)氣相沉積技術(shù)將納米硅沉積到多孔碳骨架上。制備工藝包括前驅(qū)氣體的選擇與供應(yīng)、基底準(zhǔn)備、反應(yīng)環(huán)境設(shè)置、高溫?zé)峤?、冷卻與后處理等步驟。其核心在于通過(guò)氣相沉積技術(shù)形成均勻的納米硅碳復(fù)合材料，并通過(guò)多孔碳骨架來(lái)緩沖硅嵌鋰過(guò)程中的體積膨脹。

氣相沉積硅碳技術(shù)路線(xiàn)：硅源→熱分解→無(wú)定型納米硅+多孔碳骨架→氣相沉積硅碳→CVD爐碳包覆。核心是通過(guò)低成本生產(chǎn)一種多孔碳骨架來(lái)儲(chǔ)硅，并通過(guò)多孔碳內(nèi)部的空隙來(lái)緩沖硅嵌鋰過(guò)程中的體積膨脹，因此膨脹率低，循環(huán)優(yōu)異。同時(shí)由于生產(chǎn)流程短，設(shè)備少，理論成本低，被認(rèn)為是最有前景及性?xún)r(jià)比的批量應(yīng)用硅負(fù)極解決方案。

質(zhì)量流量控制器（MFC）在硅基負(fù)極制備中用于精準(zhǔn)控制氣體流量，保障工藝穩(wěn)定性與材料一致性，尤其針對(duì)納米硅合成、氣相沉積等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。易度高精型質(zhì)量流量控制器EC450憑借其可平替國(guó)外進(jìn)口的高準(zhǔn)確度（±0.5%S.P.）、高重復(fù)性(±0.1%Rd)、超快響應(yīng)速度、開(kāi)機(jī)即用無(wú)需預(yù)熱、超快貨期以及優(yōu)異的產(chǎn)品穩(wěn)定性和貼心的售后服務(wù)獲得了客戶(hù)的好評(píng)；

EC450氣體層流質(zhì)量流量控制器用于對(duì)氣體的質(zhì)量流量進(jìn)行精確測(cè)量和控制,采用內(nèi)部補(bǔ)償型層流壓差技術(shù)，使得流體在寬流量范圍內(nèi)仍舊保持層流運(yùn)動(dòng)，內(nèi)置壓力傳感器和溫度傳感器，能充分補(bǔ)償因壓力和溫度引起的體積流量與質(zhì)量流量間的差異，可根據(jù)用戶(hù)需求快速精確控制目標(biāo)氣體的流量，適用于多種流量測(cè)控場(chǎng)合；無(wú)需轉(zhuǎn)化系數(shù)也可精準(zhǔn)測(cè)控70多種氣體，同時(shí)可實(shí)時(shí)顯示壓力、溫度、工況流量、標(biāo)況流量、累計(jì)流量五種參數(shù)，多維度觀(guān)測(cè)到每個(gè)數(shù)據(jù)參數(shù)的變化。

規(guī)格型號(hào)：EC450

準(zhǔn)確度：±0.5%S.P.(設(shè)定值)(20%～100%量程范圍)、±0.1%F.S.(滿(mǎn)量程)(0.5%～20%量程范圍)

量程范圍：0.1SCCM~20000SLPM

重復(fù)精度：±0.1%Rd(20%～100%F.S.)、±0.02%F.S(0.5%～20%F.S.

工作范圍： 0.5%～100%F.S.

響應(yīng)時(shí)間(T98)： ≤300ms

啟動(dòng)預(yù)熱時(shí)間： 開(kāi)機(jī)即用無(wú)需預(yù)熱