据外媒报道,硅负极开发商和制造商博赛利斯(Berzelius)宣布推出突破性的高容量硅负极材料,可进一步加速助推锂电池实现400Wh/kg的超高能量密度,且同时拥有卓越的功率性能。通过添加OCSiAl的单壁碳纳米管,博赛利斯还可进一步提升电池的倍率性能和循环寿命。
图片来源:博赛利斯
单壁碳纳米管是自然界长且柔韧的电极导电和增强材料,是显著减轻硅负极衰减的关键解决方案,已获得市场的广泛认可。加拿大戴尔豪斯大学(Dalhousie University)的一个研究小组最近进行了一项研究,该研究由著名电化学家Jeff Dahn博士领导。Jeff Dahn博士是特斯拉电池研究开发的核心顾问与专家,多次论证并强调了单壁碳纳米管的作用:“高容量高体积膨胀材料如硅碳和硅氧,目前只能与相对膨胀较小石墨结合使用,以减少体积过度膨胀引起的性能衰减。在这些硅基复合负极中,单壁碳纳米管被证明是一种简单而有效的材料,可以大幅度完善优化系统导电网络,且改善体系循环和容量保持。”
与炭黑或多壁碳纳米管不同,单壁碳纳米管可形成强韧的长程连接,抑制硅负极膨胀并防止衰减。自2014年以来,OCSiAl是唯一一家工业化大规模量产单壁碳纳米管的公司。
“八年来,我们一直在使用OCSiAl单壁碳纳米管开发定制配方,这有助于将电极颗粒保持在一起并防止电池衰减,”博赛利斯的王岑博士说。“单壁碳纳米管即使在超低添加量下也能高效工作。仅添加0.05-0.06%的单壁碳纳米管,可提高含硅量10%的电池使用寿命。对于硅含量为30%的系统,需要添加0.15%的单壁碳纳米管。负极中的硅含量越高,单壁碳纳米管的作用就越突出。在我们的纯硅系统中,单壁碳纳米管形成强大的导电网络,对防止负极材料快速衰减至关重要。”
电动汽车、无人机、电动工具和航空航天部件等制造商,是这些高硅材料系统的主要消费者,通过添加OCSiAl的单壁碳纳米管能够进一步改善材料。随着终端产品市场的不断扩大,博赛利斯致力于通过与单壁碳纳米管的配合,帮助客户一起突破循环寿命、膨胀和倍率能力的极限,进一步提高电池性能。博赛利斯于 2020年推出了其商用硅负极材料,并于2022年开始建设20,000吨的制造设施。工厂的一期工程年产能为400吨,于2022年11月完工,此后持续向全球供应硅材料。该工厂也是目前电池行业最大的专门生产纯硅负极材料的工厂之一。