Силициев метал за силициеви-въглеродни аноди: от чистота до размер на частиците

Висока-чистотаСилициев металможе да се използва като източник на силиций нагоре по веригата за анодни материали от силициеви-въглеродни батерии, но обикновено не се използва директно като анод за литиево-йонни батерии. Производителите надолу по веригата трябва да превърнат металния силиций в силициев прах или композитни прекурсори на-базирана на силиций засилициеви{0}}въглеродни аноди за батериичрез раздробяване, смилане, контрол на размера на частиците, модификация на повърхността, въглеродно покритие или композитна обработка.

За компаниите за материали за батерии ключовата точка за закупуване е не самоSi съдържание. Вие също трябва да потвърдитеКонтрол на Fe, Al, Ca, B, P, O и други примеси, маршрут на размера на частиците, повърхностно окисление, съвместимост при обработка на прах, COA/ICP-OES тестване и консистенция на партидите. Тези фактори могат да повлияят на приготвянето на силициев прах надолу по веригата, обработката на въглероден композит, дисперсията на суспензията, първоначалната кулонова ефективност и стабилността на цикъла.

Поискайте спецификация на силиций с висока{0}}чистота

Защо силицийът се използва в аноди за батерии от следващо-поколение

Силиконът се използва в анодите на литиево-акумулаторите от следващо{0}}поколение главно защото неговият теоретичен специфичен капацитет е много по-висок от този на традиционния графит. Теоретичният капацитет на графита е около372 mAh/g, докато силицийът обикновено се цитира на около3579 mAh/g за Li₁5Si₄ при стайна температура, като по-старите теоретични стойности достигат около4200 mAh/gв зависимост от модела на литиране. Ето защо анодите на базата на-силиций се считат за важен начин за подобряване на енергийната плътност на батерията.

Предимството на силиция обаче носи и ясни инженерни предизвикателства. Силицият претърпява значителна промяна на обема по време на литиране и делитиране. Това разширяване на обема може да причини пулверизация на частиците, напукване на структурата на електрода, загуба на проводящ контакт и бързо избледняване на капацитета. Скорошни рецензии на аноди на базата на силиций също посочват, че стресът, причинен от разширяването на обема, може да доведе до пулверизиране на силициевия електрод, намаляване на капацитета и евентуална повреда на батерията.

Следователно силициевите-въглеродни аноди не са просто „замяна на графит със силиций“. По-точен технически маршрут е даизползвайте въглеродни структури за буфериране на обемното разширение на силиций, като същевременно поддържате проводящата мрежа и стабилността на повърхността. Ето защо силициеви-въглеродни композити, въглеродни покрития, порести структури и контрол на размера на частиците се превърнаха в ключови насоки в развитието на материали надолу по веригата.

От силициев метал до силициев-въглероден композит

След като силициевият метал с висока{0}}чистота навлезе във веригата за доставки на силициев-въглероден анод, той обикновено преминава през няколко стъпки на обработка:

Силициеви метални бучки/гранули с висока-чистота → раздробяване → смилане → класификация на размера на частиците → повърхностна обработка → въглеродно покритие или обработка на въглероден композит → силициев-въглероден аноден материал.

В този процес металният силиций е само източникът на силиций нагоре по веригата. Стойността му се крие в осигуряването на стабилна силициева основа с висока-чистота, а не в директното определяне на крайната производителност на батерията. Това, което наистина влияе на производителността на материала надолу по веригата, включва дали чистотата на източника на силиций е стабилна, дали металните примеси са контролирани, дали размерът на частиците е подходящ за по-нататъшно смилане, дали повърхностният оксиден слой е контролиран и дали различните партиди остават постоянни.

За силициево-въглеродните композитни материали порестите въглеродни структури, въглеродните покривни слоеве и композитните интерфейси могат да помогнат за буфериране на промяната на обема на силиция до известна степен. Порестата структура може да осигури буферно пространство за разширяване на силиций, което спомага за подобряване на стабилността на размерите на електрода.

Защо само чистотата не е достатъчна

Много доставчици подчертават "99%", "99,9%", "99,99%" или дори по-високи нива на чистота. Въпреки това, за компаниите за материали за батерии,цялостната чистота не е същата като съвместимостта-на батерия. Дори ако съдържанието на Si е високо, нестабилният контрол на Fe, Al, Ca, B, P, O и други примеси все още може да повлияе на обработката на праха надолу по веригата и електрохимичните характеристики.

Fe, Al и Caса често срещани метални примеси в металния силиций. Те могат да идват от суровини, процеси на топене, раздробяване или смилане. При контрола на качеството на материала на анода на батерията тези елементи често се включват в изпитването за примеси, тъй като могат да повлияят на консистенцията на материала и стабилността на обработката надолу по веригата.

Б и Пса особено чувствителни към силициевите материали. Те не само са обичайни следи от примеси, но също така могат да повлияят на характеристиките на полупроводниците и електрохимичното поведение на силициевите материали. За проекти с-силициев-въглероден анод от висок клас купувачите не трябва да проверяват само общото съдържание на Si; те също трябва да поискат от доставчика да предостави подробен профил на примесите.

O и повърхностния оксиден слойсъщо изискват внимание. Повърхностите със силициев прах могат лесно да образуват оксидни слоеве. Контролиран повърхностен оксиден слой може да участва в стабилизирането на интерфейса, но прекомерното съдържание на кислород може да повлияе на въглеродното покритие, реакциите на повърхността и първоначалната ефективност. За приемане на веригата за доставки съдържанието на кислород и състоянието на повърхността трябва да се оценяват заедно с процеса надолу по веригата, вместо да се оценяват само по една фиксирана стойност.

Технически спецификации, които купувачите трябва да проверят

Следните параметри могат да се използват като рамка за техническа проверка за чуждестранни клиенти на материали за батерии, когато купуват метален силиций с висока-чистота или прекурсори на прах от силиций. Окончателните спецификации трябва да бъдат потвърдени в съответствие с процеса надолу по веригата, целевата анодна система и изискванията на договора.

Проверете степента на силициев метал за вашия проект за Si{0}}C анод

Проверка на качеството: COA, ICP-OES, PSD и последователност на партидите

Когато купувате високо{0}}чист силициев метал, сертификатът за автентичност не трябва да посочва само „Si по-голямо или равно на 99,9%“. По-ценен сертификат за автентичност трябва да включваFe, Al, Ca, B, P, O, размер на частиците или буци, метод на изпитване, партиден номер, дата на изпитване и нетно тегло. Ако материалът е предназначен за прекурсори на анода на батерията, купувачите трябва да поискат по-пълен профил на примеси.

ICP-OESе подходящ за откриване на Fe, Al, Ca и много други елементарни примеси. За по-ниско-ниво или по-чувствителни елементи клиентите могат да изберат ICP-MS или други аналитични методи според техните вътрешни стандарти. За размера на частиците, ако закупеният материал е силициев прах, а не силициеви бучки, купувачите трябва да поискатPSD данни, включително D10, D50 и D90. Ако закупеният материал е силициеви бучки или гранули, купувачът трябва да потвърди дали маршрутът на смилане надолу по веригата може постоянно да достигне целевия размер на частиците на праха.

Консистенцията на партидите е особено важна. Квалифицираната лабораторна проба не гарантира стабилно доставяне на голям-обем. Отвъдморските B2B клиенти трябва да поискат от доставчиците да предоставят партидни номера, механизми за задържани проби, вземане на проби преди изпращане и-опции за тестване от трети страни. За дългосрочни-проекти,обхват на примеси, толерантност към PSD, ограничение на повърхностния кислород, контрол на влагата и метод на опакованемогат да бъдат записани в техническото споразумение за поръчка.

Колко високо{0}}чист силициев метал поддържа веригите за доставка на Si{1}}C аноди

Стойността на високо{0}}доставчика на силициев метал във веригата за доставки на силициев-въглероден анод не е само доставка на суровини. Той също така помага на производителите надолу по веригата да намалят несигурността по време на подготовката на прекурсора. Стабилният източник на силиций позволява на заводите надолу по веригата да намалят повтарящите се настройки по време на смилане, класифициране, въглеродно покритие и композитна обработка.

За компаниите за материали за батерии по-надежден метод за закупуване е да изяснят следните елементи от самото начало:

Имате ли нужда от силиконови бучки, силиконови гранули или силикон на прах?
Какви са целевата чистота и горните граници за основните примеси?
Имате ли нужда от пълно тестване на Fe/Al/Ca/B/P/O?
Имате ли целева гама D50 или PSD?
Имате ли нужда от инертна или{0}}влагоустойчива опаковка?
Имате ли нужда от-тестване от трети страни и запазени партидни проби?

Този подход превръща закупуването на обикновен силициев метал в проверима техническа доставка за веригата за доставка на материали за батерии, вместо само да сравнява цената на тон.

Получете оферта сега

ЗаДЖЕН АН ИНТЕРНЕШЪНЪЛ

Zhenan е професионално предприятие, занимаващо се с продукти от металургични и огнеупорни материали, интегриращо производство, обработка, продажби и внос и износ. Ние притежаваме собствена фабрика, обхващаща площ от 30 000 квадратни метра, с годишно производство и обем на продажбите над 150 000 тона.

 

 

Въпрос 1: Може ли металният силиций с висока-чистота да се използва директно в анодите на силициевите-въглеродни батерии?

Обикновено не. Силициевият метал с висока{1}}чистота обикновено се използва като източник на силиций нагоре по веригата. Той трябва да бъде допълнително обработен в силициев прах с контролиран размер на частиците или композитни прекурсори на базата на силиций, преди да се използва всилициеви{0}}въглеродни аноди за батерии.

Въпрос 2: Защо се използва силиций в анодите на литиево-акумулаторите от следващо-поколение?

Силицият има много по-висок теоретичен специфичен капацитет от графита, така че може да помогне за подобряване на енергийната плътност на батерията. Силицият обаче претърпява значително обемно разширяване по време на литиране. Поради тази причина обикновено са необходими въглероден композитен дизайн, контрол на размера на частиците и структурно инженерство, за да се подобри стабилността при цикличност.

Въпрос 3: Кои примеси трябва да проверяват купувачите в металния силиций за Si-C анодни материали?

Купувачите трябва да се съсредоточат върху Fe, Al, Ca, B, P, O и други следи от метални елементи. Точните тестови елементи трябва да бъдат потвърдени в съответствие с процеса надолу по веригата. За проекти с клас-батерии сертификатът за автентичност трябва да предоставя подробен профил на примесите, а не само общото съдържание на Si.

В4: Какви документи за изпитване трябва да предоставят доставчиците?

Най-малко доставчиците трябва да предоставят сертификат за автентичност, MSDS, TDS, документи за проследяване на партиди и доклади от тестове за примеси. Ако се доставя силициев прах, трябва да се предоставят и PSD данни. За проекти с високи-изисквания могат да се добавят ICP-OES, ICP-MS, O/N анализ или отчети за тестване на трети-страни.

Q5: Размерът на частиците по-важен ли е от чистотата?

И двете са важни. Чистотата определя основното качество на източника на силиций, докато размерът на частиците и състоянието на повърхността влияят на смилането надолу по веригата, дисперсията, въглеродното покритие и консистенцията на електрода. За силициеви-въглеродни аноди чистотата сама по себе си не е достатъчна, за да се оцени съвместимостта на материала.

Ако купуватеСилициев метал с висока{0}}чистотаза аанод на силициева-въглеродна батерияпроект, препоръчваме да предоставите целевото съдържание на Si, границите на Fe/Al/Ca/B/P/O, необходимата форма на материала, маршрут на размера на частиците, месечно количество, метод на опаковане, пристанище на местоназначение и дали се изисква-тестване от трета страна, когато изпращате запитване.

Въз основа на вашия маршрут за прекурсор на силициев-въглероден анод, ние можем да помогнем да потвърдим спецификациите на силициевия метал с висока-чистота, обхвата за контрол на примесите, COA/MSDS/TDS документи, ICP-OES тестване, PSD изисквания, влаго-устойчиво опаковане и дългосрочен-план за доставка на партиди.

Изпратете запитване за силициев метал