高容量硅碳复合阳极增加了锂离子电池的能量密度应用

移动电话和电动汽车的电池所依赖的石墨阳极已经达到了性能极限。目前的市场期待新的阳极替代品。因此,欧洲面临的主要挑战之一是为关键原材料找到高效和可持续的替代品。小天狼星项目Nanomakers的领导开始通过提高Nanomakers的生产能力,为电池市场和电动汽车提供最高性能和成本效益的硅材料。

其想法是通过两方面的工作来确保原材料供应。一方面,利用硅气前驱体获得金属硅和石墨的部分替代。另一方面,纳米制造商开发了高容量阳极以减少电池中的负极材料数量。

电池能量容量可提高30%

天狼星的目标(如果本公司nanopaR本文基于心神测试工程师Up年代Caling)的项目是开发高容量硅,以满足整个电池价值链的需求。新一代的先进材料是由Nanomakers生产的碳涂层硅纳米颗粒制成的。该材料被Varta用于商业设计锂离子电池,以验证他们的兴趣。

SIRIUS项目使我们的电池用硅的生产率提高了一倍。因此,我们对该产品的装机容量设定为10t /y。我们可以满足更多客户的需求。我们现在正致力于进一步提高生产能力的项目。

让-弗朗索瓦·佩兰,Nanomakers的首席执行官

由于纳米硅在工业规模上的最高性能,电池的能量容量可以增加30%。这是通过几个属性的组合实现的:

  • 最小的尺寸
  • 最窄的粒度分布
  • 特定的晶体结构
  • 可调涂层

扩大用于锂离子电池的硅纳米颗粒的生产

SIRIUS项目的成功之处就在于纳米制造商能够大规模生产用于锂离子电池的硅纳米颗粒。Nanomakers在法国的工厂尽可能多地使用现有设备,使一条生产线的产能增加了一倍。

纳米硅是锂离子电池的下一个必备材料,因为它可以通过在阳极中使用提高其能量存储能力高达30%。

所有主要电池制造商及其汽车市场客户都计划使用这种电池。纳米硅材料一旦集成到电池中,就具有优异的性能。面对锂离子电池市场的蓬勃发展,必须提高产能和价格。由于激光热解的特殊性,其放大需要特殊的技术。通过将数值模拟和实验工作相结合,反应器容量的增加成为可能,因此资本支出和运营成本降低了30%,使得纳米制造商的产品相对于市场上的低质量材料更具竞争力。

硅在电池中使用的影响

对电动汽车电池中硅的制造和使用进行了生命周期评估。该评估比较了电池中硅的使用与传统电动汽车电池和内燃机的影响。总体影响是积极的(对于使用经典电动汽车电池与内燃机、硅电池与经典电动汽车电池)。评估结果表明,与传统电池相比,硅的使用减少了25%对人类健康的损害,43%对陆地生态系统的损害和24%的温室效应。此外,金属和燃料消耗减少了13%。与此同时,石墨是一种天然的关键原材料,当使用硅时,它的使用减少了70%。

连接问题

华体会全站APPEIT原材料创新社区为天狼星项目提供了帮助实现这一成就的服务。SIRIUS项目合作伙伴帮助Nanom华体会足球akers对其电池产品进行了认证,使其性能与低生产率生产的产品相似。华体会全站APPEIT原材料公司的资金帮助纳米制造商按时完成了这项工作,满足了客户的需求,并保持了对中小企业至关重要的可持续现金状况。

此外,EIT原材料公司在专门华体会全站APP的活动期间提供了展示SIRIUS项目成果的机会。这为在创新社区内启动新的EIT原材料资助项目奠定了基础华体会全站APPSILAPY(用于激光热解的新硅源)和HIPERCO(铝基高性能复合材料)。

在CEA大型研究设施的支持下,纳米制造商们制备了具有不同表面层的硅颗粒,以优化电池中颗粒的性能。此外,CEA还测试了一些配方,并进行了比较研究,使纳米制造商能够验证生产效率更高的粉末。

SGL碳用硅制备了材料,VMI测试了电池。他们还使纳米制造商能够验证以更高的生产率生产的粉末,并优化其配方,以便大规模使用。对于像Nanomakers这样的中小企业来说,知识三角中的其他合作伙伴的进一步支持对于为其内部专业知识增加能力(人华体会足球员、设备、专有技术)至关重要。