3. Tecnologia de eletrodo seco: Esta tecnologia pode ser usada em eletrodos positivos e negativos.
Processo úmido tradicional:
O material precisa ser colocado em uma solução, depois seco e prensado em um filme: use um solvente com um material aglutinante, do qual o NMP é um dos solventes comuns. Depois de misturar o solvente com o aglutinante com o eletrodo negativo ou pó de eletrodo positivo, a pasta é revestida no coletor de eletrodos e seca, onde o solvente é tóxico e precisa ser recuperado, purificado e reutilizado. Este processo precisa de máquinas de revestimento grandes, caras e complexas.
Tecnologia de eletrodo seco:
O processo de eletrodo seco economiza a etapa de adição de uma solução, o que economiza as complicadas etapas de revestimento e secagem e simplifica muito o processo de produção. Misture as partículas positivas e negativas ativas com PTFE para torná-lo fibroso, depois enrole o pó diretamente em um filme e pressione sobre a folha de alumínio ou cobre para preparar eletrodos positivos e negativos.
Vantagens da tecnologia de eletrodo seco:
- Nenhum solvente é usado, máquinas de revestimento caras são economizadas, então o processo é simplificado, muito espaço e custos são economizados.
- Maior produtividade: A tecnologia de eletrodo seco permite uma produção 7 vezes mais rápida.
- Aumente a densidade de energia da bateria: Na presença de solventes, o lítio e o carbono misturados com o lítio não podem ser bem integrados entre si e há um problema de perda de capacidade no primeiro ciclo. A tecnologia de eletrodo seco melhorará muito esse problema, aumentando assim a densidade de energia da bateria. Ao mesmo tempo, a espessura do material do eletrodo positivo é aumentada de 55 μm para 60 μm, e a proporção do material do eletrodo ativo é aumentada para aumentar a densidade de energia em 5%, garantindo a densidade de potência.
Dificuldades no processo de eletrodo seco: o processo atual é imaturo, a folha do eletrodo é espessa e existe o risco de rachaduras quando enrolada.
4. Ânodo de silício
Vantagens do ânodo de silício:
- A densidade de energia teórica é maior: a capacidade máxima teórica da bateria do eletrodo negativo de grafite é de 372Wh/kg, e a capacidade máxima teórica da bateria do eletrodo negativo de silício pode chegar a 4200Wh/kg.
- Melhor segurança: o sistema de tensão do silício é maior que o do grafite, e agora o eletrodo negativo de grafite produzirá dendritos de lítio, porque seu sistema de tensão está próximo do potencial de precipitação do lítio, os dendritos perfurarão o separador e os eletrodos positivo e negativo entrarão em curto-circuito, o que ameaça seriamente a segurança da bateria.
- Menor custo: o material de silício tem uma ampla fonte, reservas abundantes, baixo custo de produção e é ecologicamente correto. A densidade de energia de massa das células de íons de lítio usando materiais de ânodo de silício pode ser aumentada em mais de 8%, a densidade de energia volumétrica pode ser aumentada em mais de 10% e o custo por KWH das células pode ser reduzido em pelo menos 3%.
Desvantagens do ânodo de silício:
- Baixo desempenho do ciclo: o volume se expande após a intercalação de lítio, o grafite não tem expansão de volume óbvia após a intercalação de íons de lítio, mas o volume de silício se expande mais de quatro vezes após a intercalação de íons de lítio e a bateria é descartada após muitas vezes de expansão e contração.
- Baixa condutividade: A baixa condutividade do silício limita a utilização total de sua capacidade e o desempenho da taxa de materiais do eletrodo de silício; a mudança de volume torna o contato entre o material ativo e o aglutinante do agente condutor pobre e a condutividade diminui; o filme SEI na superfície do silício é espesso e irregular, afeta a condutividade e a energia específica geral da bateria.
As empresas de baterias estão aplicando ativamente ânodos de silício-carbono, que é a direção de desenvolvimento dos ânodos de silício-carbono. Os ânodos de silício-carbono são atualmente usados principalmente em baterias cilíndricas. Nas soluções de bateria de alta capacidade de fabricantes de baterias de energia, como CATL, LISHEN, GOTION e PRIDE, os ânodos de silício-carbono desenvolveram claramente a direção.
Aceleração da P&D e produção de ânodos de silício-carbono: a industrialização estrangeira de silício-carbono é relativamente líder e os fabricantes chineses estão se atualizando ativamente. Atualmente, os fabricantes de ânodos da China aumentaram seus investimentos em ânodos de silício-carbono, e BTR, SHANSHAN, GOTION e ZET podem alcançar a produção em massa. E o ânodo de carbono de silício BTR fornece baterias de energia da Panasonic e entra na cadeia de suprimentos da Tesla. Algumas empresas de baterias, como CATL, BYD, GOTION, BAK e LISHEN, estão implantando ativamente materiais de carbono silício.
As baterias de silício-carbono são uma tendência inevitável no desenvolvimento de alta densidade de energia. Com a superação de gargalos técnicos e a melhoria da aceitação do cliente final, o carbono de silício reduzirá custos e alcançará a produção em massa. A CNCET prevê que a produção e o consumo de materiais de ânodo de silício-carbono na China chegarão a 60.000 toneladas em 2023, e a perspectiva futura de mercado de ânodos de silício-carbono é enorme.
