文档介绍：基本无用沈龙：高容量负极材料开发
提 纲
一、高容量合金负极材料应用简介
二、高容量合金负极材料介绍
三、杉杉科技高容量合金材料开发进展
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All right Themical reaction
SEI layer :
Electrically
insulating film
Dead volume
Li+
Volume expansion
200 – 470 %
合金与锂反应机理
合金类负极充放电时，发生300%体积变化
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All right
合金负极材料开发的主要问题
充电
放
电
充放电产生3倍的体积膨胀
体积膨胀
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晶胞
晶胞膨胀
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合金材料开发的解决思路与工艺(1)
合金类负极的反复脱嵌导致其在充放电过程中体积变化较大，逐渐粉化失效，再加之金属间相很脆，因此循环性能不好。
解决此困难的办法之一就是制备超细合金活性体系，因为它们在锂化过程中绝对体积变化小。
活性物质纳米化。活性物质颗粒的尺寸缩小一半，单个颗粒的体积将缩小8倍。活性物质颗粒的纳米化有望大大缓解体积变化效应；
纳米化
虽然纳米硅能抑制脱嵌锂过程中引起的体积变化，但纳米硅颗粒容易发生团聚，研究和比较表明：常温下锂离子的嵌脱会破坏纳米硅的晶体结构，循环下降。
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制备成纳米线，电子传导在1D方向进行，所有硅得到利用，纳米线之间缝隙，预留了膨胀空间，有效的改善了材料的循环性能
合金材料开发的解决思路与工艺(2)
纳米线
粉化
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合金材料开发的解决思路与工艺(3)
该方法包含了两种材料的混合，一种为活性物质，另一种作为惰性的局域缓冲。在这种复合材料中，活泼相纳米级金属团簇被包裹在惰性非晶相基体中，在嵌锂过程中很好地消除了产生的内应力，从而提高了合金化反应的可逆性。
采用无定形C或纳米级别的粉体或其复合物作为锂离子电池的负极材料，可以有效地克服由于体积效应引起的电极片破裂现象，从而达到改善其电化学性能的目的.
包埋
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合金材料开发的解决思路与工艺(4)
CVD
在炭材料上气相沉积纳米硅，同时解决了材料的分散与复合问题，树状结构提供了一个良好的缓冲体
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合金材料开发的类型
包覆型(核-壳结构)、嵌入型和分子接触型
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三、杉杉科技高容量合金负极 材料开发进展
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杉杉科技合金材料研究进展
Sn-C合金负极材料 (-)
Si-X-C合金负极材料(-至今)
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Sn-C合金负极材料----制备示意图
以在售石墨为基体，采用有机锡前驱体还原法制备。
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容量
——400~550mAh/g的范围内可调
——首次放电效率达到85%左右
种类
——Sn/天然石墨球
——Sn/天然鳞片石墨
——Sn/人造石墨等多个类别
规模
——从几十克提高到公斤级水平
已成功申请专利1项
Sn-C合金负极材料----进展
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Si-X-C合金----开发总体思路
Si实现纳米化，减少体积膨胀，提高导电性能 ；
解决前驱体制备工艺，纳米硅与基体结合牢固；
解决与石墨复合方法，优化容量与首次效率；
优化材料应用工艺，适应现有电池体系；
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Si-X-C合金----项目开发目标
前驱体开发目