单壁碳纳米管硅负极:能量密度350 Wh / kg和1500 Wh / l,容量600 mAh / g,1500个循环


为什么硅是能量密度的关键?

Material with the highest energy density

为了实现更高的续航里程,电动汽车的电池需要存储足够的能量,同时又不能增加过多的重量,不能占用过多的空间,这就需要高能量密度。 

业界期盼的目标是超过300 Wh / kg和800 Wh / l。但是,目前市场上最好的电池,功率为260 Wh / kg和700 Wh / l(21700型),仍需得到提升。

为了达到上述能量密度目标并超越这些目标,必须在电池中使用高能量密度的负极和正极活性材料。 

对于正极,活性材料是高镍含量的材料,如NCA、NCM 811、NCM 622等。对于负极,硅是目前最好的选择之一(以及硅基材料,如SiO和SiOx)。

与传统用作负极材料的石墨相比,硅可以存储的能量要高出十倍以上:硅:石墨= 4200 mAh / g:370 mAh / g。因此,从石墨负极转换为硅负极将极大地提高电池能量密度!

每个锂电池制造商在电池设计中都应该已经在使用硅而不是石墨,但事实是硅存在一个尚未解决的根本问题。 

硅的根本问题

在电池充电和放电过程中,硅的体积会大幅膨胀(高达300%),进而导致出现裂缝。 硅中出现的裂纹,硅负极材料颗粒之间连接断裂,导致硅负极电池快速衰竭。

这是阻碍硅这一能量密度材料在锂离子电池中未能得到广泛使用的原因。  

TUBALL™单壁碳纳米管–硅的关键所在

TUBALL™ 单壁碳纳米管解决了硅负极的关键和根本性问题。由于其无与伦比的导电性、高强度、高柔性、高长径比,以及在加入低剂量的情况下即可在材料内部形成发达网络的能力,TUBALL™单壁碳纳米管在引入硅负极后可覆盖硅颗粒表面 并在硅颗粒之间建立高度导电和持久的连接。

硅颗粒之间建立的连接非常紧密、长久、导电且牢固,即使发生硅负极颗粒体积膨胀并开始出现裂缝时,这些颗粒仍可通过TUBALL™单壁碳纳米管保持良好连接。由此可以防止负极停止工作的情况,在此情况下硅负极具有完美的循环寿命,足以满足最严格的电动汽车制造商的要求。 

工作原理

由于其高电导性、高柔韧性和创纪录的长径比,极少量的单壁碳纳米管即可完美覆盖电极表面并展现无与伦比的电导性。


纳米管如何在电极内工作?


到目前为止,TUBALL™是唯一有效的解决方案,其解决了硅负极的关键问题。

TUBALL™ 单壁碳纳米管网络解决了硅基负极的关键问题,并显著加长了负极的循环寿命。只有添加TUBALL™单壁碳纳米管,高硅含量的电池才能满足电动汽车/电子行业对循环寿命的要求。 

目前,硅负极材料多为基于TUBALL™单壁碳纳米管的硅负极 

The usage of TUBALL™ in high-energy silicon anodes becomes the industry standard

领先的锂离子电池制造商已经证明,如今,使用TUBALL™单壁碳纳米管可以制造出SiO含量为20%、600 mAh / g容量和1500循环的硅负极。 

通过在电池设计中采用高硅含量的负极,如今可以实现电池能量密度:300 Wh / kg和800 Wh / l。

未来

OCSiAl研发团队测试结果验证,可以将负极中的SiO含量提高到90%,能量密度达到350 Wh / kg和1350 Wh / l。

能量密度

用于硅基负极的TUBALL™ BATT 一即用型产品。 

TUBALL™ BATT H2O 是一种即用型基于TUBALL™单壁碳纳米管的解决方案,该方案有效解决了硅碳负极的关键问题。TUBALL™单壁碳纳米管可实现始于0.05%的无与伦比的硅碳负极导电性。 当添加到硅碳负极中时,TUBALL™ BATT H2O中的超细且稳定的单壁碳纳米管在锂电池的充放电过程中,甚至在电动汽车制造商要求的最苛刻的循环条件下,都可以完全覆盖并电连接硅碳负极颗粒 。

如需获得有关TUBALL™ BATT的更多详细信息,请单击下面的产品卡或与我们联系。 


相关产品

BATT H2O
Tuball
BATT H2O
单壁碳纳米管在水中的分散液,可用作锂离子电池的导电剂

应用

储能

材料

负极

载体

水、PVP、CMC、 PAA、其他

BATT H2O

相关视频

单壁碳纳米管在电极内是如何工作的?

单壁碳纳米管助力的电池:现在和将来(OCSiAl能源部门的Andrey Senyut)


联系我们,根据实际应用需求获取样品

联系我们