硅烷对电池性能有何贡献？

2024-07-08 09:16:49 来源：科研云平台

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简介：在全球能源变革的大潮中，锂离子电池已经成为电动汽车(EV)和储能系统的关键部件。然而，为了满足不断增长的市场需求，我们需要技术进步的动力来鼓励更多的采用。在这场竞争中，硅烷这种看似不起眼但却非常重要的成分占据了中心位置。硅烷是一种有机硅化合物，具有广泛的应用前景。在锂离子电池领域，硅烷主要作为电解质、粘结剂和催化剂使用。硅烷具有良好的电导率、热稳定性和化学惰性，这些特性使得它成为提高锂离子电池性能的理想选择。

在全球能源变革的大潮中，锂离子电池已经成为电动汽车(EV)和储能系统的关键部件。然而，为了满足不断增长的市场需求，我们需要技术进步的动力来鼓励更多的采用。在这场竞争中，硅烷这种看似不起眼但却非常重要的成分占据了中心位置。

硅烷是一种有机硅化合物，具有广泛的应用前景。在锂离子电池领域，硅烷主要作为电解质、粘结剂和催化剂使用。硅烷具有良好的电导率、热稳定性和化学惰性，这些特性使得它成为提高锂离子电池性能的理想选择。

最近，《POWER》杂志采访了科氏模块化工艺系统公司总裁 George Schlowsky 和 OneD Battery Sciences 公司首席执行官 Vincent Pluvinage，以更好地了解硅烷在电动汽车电池材料制造中的应用。OneD Battery Sciences 和 Koch Modular Process Systems 最近宣布建立合作伙伴关系，旨在为下一代经济型电动汽车电池推广硅石墨负极材料。

硅烷对电池性能究竟有何贡献?

Schlowsky：硅烷不会直接进入电池，但它是电池技术，尤其是锂离子电池所必需的材料的关键成分。把硅烷想象成一种积木--它含有硅和氢，是制造硅基负极材料的前体。

硅纳米粒子是电池阳极的关键，需要硅烷才能获得生命。这些纳米颗粒将硅烷气体转化为石墨颗粒内的硅丝(由于直径极小，也被称为纳米线)，从而解决了电池使用过程中烦人的膨胀和收缩问题，提高了稳定性和性能。

硅在锂离子电池行业的现状如何?

Pluvinage：目前，锂离子电池主要使用石墨作为负极电极。不过，硅正在成为一种有前途的替代品，因为它可以储存更多的锂，从而有可能为我们提供能量密度更高的电池。硅电池市场目前的规模为 5500 万美元，预计到 2028 年将飙升至 4.14 亿美元，这并不令人惊讶。(注：这些数据由研究公司 MarketsandMarkets 提供，约为其他市场研究公司和我们自己的初级研究数据的 1/10)。

电池材料制造商如何采购硅烷?

Schlowsky：硅烷是一种易燃、易反应和剧毒的物质。因此，运输硅烷非常危险，成本也很高。现实中，制造商有两种获取硅烷的选择：要么与现有的硅烷工厂毗邻共建(这在很多方面有局限性，但也是可行的)，要么自建硅烷工厂。

这就是我们与 OneD Battery Sciences 合作的意义所在，我们将联手设计和建造一个模块化的电子级硅烷工厂，就安装在他们的 SINANODE 工厂旁边。这种战略合作关系意味着他们能以极具吸引力的成本获得大量硅烷，并将其加工成电动汽车级石墨粉，用于硅石墨负极材料。

直接获得硅烷有什么好处?

Pluvinage：与 Koch Modular 合作是扩大硅烷生产以满足锂离子电池对硅阳极需求的一种经济可行的方法。利用其模块化设计和交付模式，生产过程变得更快、更具成本效益。OneD 将 Koch 模块化硅烷工厂设在毗邻 SINANODE 工厂的位置，意味着硅烷供应可以通过管道无缝集成。这种战略性布局可以选择水电资源丰富的地点，既能负担得起，又能获得高质量的电动汽车级石墨，优化效率，降低运营成本。

硅基负极在锂离子电池行业的前景如何?

Pluvinage：OneD 的 SINANODE 技术在硅负极制造方面采用了一种根本不同的方法。SINANODE 成功制造了纳米硅，降低了电动汽车电池阳极电极的成本，为原始设备制造商(OEM)提供了全面开发的可扩展制造工艺，支持灵活的电池设计方案。这样就不需要制造新的昂贵的碳基板来承载硅。SINANODE 不但不会取代电动汽车级石墨生产商，反而能以更低的成本提供更高性能的电动汽车电池。

OneD 和 Koch Modular 目前正在设计北美首家年产 20,000 吨硅碳负极材料的综合工厂，每年可生产约 1,000,000 辆电动汽车的电池。硅的应用将彻底改变电池行业，降低电池成本，同时提高电池容量和性能。

随着全球对清洁能源的需求不断增加，锂离子电池作为其核心部件之一将会得到广泛应用。而硅烷作为锂离子电池制造过程中的重要成分，也将在未来的发展中发挥越来越重要的作用。