فلز سیلیکون برای سیلیکون-آندهای کربن: از خلوص تا اندازه ذرات

خلوص-بالاسیلیکون متالمی تواند به عنوان منبع سیلیکونی بالادستی برای مواد آند باتری سیلیکونی -کربنی استفاده شود، اما معمولاً مستقیماً به عنوان آند باتری لیتیوم-یون استفاده نمی شود. تولیدکنندگان پایین دستی باید فلز سیلیکون را به پودر سیلیکون یا پیش سازهای کامپوزیت مبتنی بر سیلیکون تبدیل کنند.آندهای باتری سیلیکونی-کربناز طریق خرد کردن، آسیاب، کنترل اندازه ذرات، اصلاح سطح، پوشش کربن، یا پردازش کامپوزیت.

برای شرکت های تولید باتری، نکته کلیدی خرید تنها نیستمحتوای Si. شما هم باید تایید کنیدFe، Al، Ca، B، P، O و سایر کنترل‌های ناخالصی، مسیر اندازه ذرات، اکسیداسیون سطحی، سازگاری با پردازش پودر، آزمایش COA/ICP{0}}OES و قوام دسته‌ای. این عوامل می توانند بر آماده سازی پودر سیلیکون پایین دست، پردازش کامپوزیت کربن، پراکندگی دوغاب، راندمان کولمبیک اولیه و پایداری چرخه تأثیر بگذارند.

درخواست مشخصات فلز سیلیکون با خلوص بالا-

چرا از سیلیکون در آندهای باتری نسل بعدی- استفاده می شود

سیلیکون در آندهای باتری‌های یونی-لیتیوم{{1} نسل بعدی عمدتاً به این دلیل استفاده می‌شود که ظرفیت خاص نظری آن بسیار بیشتر از گرافیت سنتی است. ظرفیت نظری گرافیت در حدود372 میلی آمپر بر گرم، در حالی که سیلیکون معمولاً در حدود ذکر شده است3579 mAh/g برای Li15Si4 در دمای اتاق، با رسیدن به ارزش های نظری قدیمی تر4200 میلی آمپر بر گرمبسته به مدل لیتیاسیون به همین دلیل است که آندهای مبتنی بر سیلیکون-یک مسیر مهم برای بهبود چگالی انرژی باتری در نظر گرفته می‌شوند.

با این حال، مزیت سیلیکون چالش های مهندسی واضحی را نیز به همراه دارد. سیلیکون در طول لیتیاسیون و جداسازی دچار تغییر حجم قابل توجهی می شود. این افزایش حجم می تواند باعث پودر شدن ذرات، ترک خوردگی ساختار الکترود، از دست دادن تماس رسانا و محو شدن سریع ظرفیت شود. بررسی‌های اخیر بر روی آندهای مبتنی بر{3} سیلیکون همچنین نشان می‌دهد که استرس ناشی از انبساط حجم می‌تواند منجر به پودر شدن الکترود سیلیکونی، کاهش ظرفیت و در نهایت خرابی باتری شود.

بنابراین، آندهای کربن{0} سیلیکون صرفاً «جایگزینی گرافیت با سیلیکون» نیستند. یک مسیر فنی دقیق تر این است کهاستفاده از ساختارهای کربنی برای جلوگیری از گسترش حجم سیلیکون در حالی که شبکه رسانا و پایداری سطحی را حفظ می کند.. به همین دلیل است که کامپوزیت های کربنی سیلیکونی-، پوشش کربن، ساختارهای متخلخل و کنترل اندازه ذرات به جهت های کلیدی در توسعه مواد پایین دست تبدیل شده اند.

از سیلیکون فلز تا سیلیکون -کامپوزیت کربن

پس از اینکه فلز سیلیکون با خلوص بالا- وارد زنجیره تامین آند سیلیکونی-سیلیسیم شد، معمولاً چندین مرحله پردازش را طی می‌کند:

توده‌ها/گرانول‌های فلز سیلیکون با خلوص بالا ← خرد کردن ← آسیاب ← طبقه‌بندی اندازه ذرات ← عملیات سطحی ← پوشش کربن یا پردازش کامپوزیت کربن ← سیلیکون-مواد آند کربن.

در این فرآیند، فلز سیلیکون تنها منبع سیلیکون بالادست است. ارزش آن در ارائه یک پایه سیلیکونی با خلوص بالا{{1} پایدار است، نه در تعیین مستقیم عملکرد نهایی باتری. آنچه واقعاً بر عملکرد مواد پایین دست تأثیر می گذارد شامل پایداری خلوص منبع سیلیکون، اینکه آیا ناخالصی های فلزی کنترل می شود، آیا اندازه ذرات برای آسیاب بیشتر مناسب است یا خیر، آیا لایه اکسید سطحی کنترل می شود، و اینکه آیا دسته های مختلف ثابت هستند یا خیر.

برای مواد کامپوزیت کربن-سیلیکونی، ساختارهای کربن متخلخل، لایه‌های پوشش کربنی، و رابط‌های کامپوزیت می‌توانند تا حدودی به تغییر حجم سیلیکون کمک کنند. یک ساختار متخلخل می تواند فضای بافری را برای انبساط سیلیکون فراهم کند و به بهبود پایداری ابعادی الکترود کمک کند.

چرا خلوص به تنهایی کافی نیست

بسیاری از تامین کنندگان بر "99٪"، "99.9٪"، "99.99٪" یا حتی سطوح خلوص بالاتر تأکید می کنند. با این حال، برای شرکت های مواد باتری،خلوص کلی با سازگاری درجه باتری{0}}یکسان نیست. حتی اگر محتوای Si بالا باشد، کنترل ناپایدار Fe، Al، Ca، B، P، O و سایر ناخالصی‌ها ممکن است بر پردازش پودر پایین دست و عملکرد الکتروشیمیایی تأثیر بگذارد.

Fe، Al و Caناخالصی های فلزی رایج در فلز سیلیکون هستند. آنها ممکن است از مواد خام، ذوب، خرد کردن، یا فرآیندهای آسیاب تهیه شوند. در کنترل کیفیت مواد آند باتری، این عناصر اغلب در آزمایش ناخالصی گنجانده می شوند زیرا می توانند بر قوام مواد و پایداری پردازش پایین دست تأثیر بگذارند.

ب و پبه ویژه در مواد سیلیکونی حساس هستند. آنها نه تنها ناخالصی های معمولی هستند بلکه می توانند ویژگی های نیمه هادی و رفتار الکتروشیمیایی مواد سیلیکونی را نیز تحت تأثیر قرار دهند. برای پروژه‌های-سیلیکونی-بالا{3}}آند کربن، خریداران نه تنها باید محتوای Si کل را بررسی کنند. آنها همچنین باید از تامین کننده بخواهند که مشخصات ناخالصی دقیق را ارائه دهد.

O و لایه اکسید سطحینیز نیاز به توجه دارند. سطوح پودر سیلیکون به راحتی می توانند لایه های اکسیدی ایجاد کنند. یک لایه اکسید سطحی کنترل شده ممکن است در تثبیت سطح مشترک شرکت کند، اما محتوای اکسیژن بیش از حد ممکن است روی پوشش کربن، واکنش‌های سطحی و کارایی اولیه تأثیر بگذارد. برای پذیرش زنجیره تامین، محتوای اکسیژن و وضعیت سطح باید همراه با مسیر فرآیند پایین دست ارزیابی شود، نه اینکه تنها با یک مقدار ثابت قضاوت شود.

مشخصات فنی خریداران باید بررسی کنند

پارامترهای زیر می‌توانند به‌عنوان چارچوب تأیید فنی برای مشتریان خارج از کشور مواد باتری در هنگام خرید فلز سیلیکون با خلوص بالا یا پیش‌سازهای پودر سیلیکون استفاده شوند. مشخصات نهایی باید با توجه به فرآیند پایین دستی، سیستم آند هدف و الزامات قرارداد تایید شود.

درجه فلز سیلیکون را برای پروژه آند Si{0}C خود بررسی کنید

تأیید کیفیت: COA، ICP{0}}OES، PSD، و سازگاری دسته‌ای

هنگام خرید فلز سیلیکون{0}با خلوص بالا، COA نباید فقط "Si بزرگتر یا مساوی 99.9٪" را ذکر کند. یک COA ارزشمندتر باید شامل شودFe، Al، Ca، B، P، O، اندازه ذرات یا اندازه توده، روش آزمایش، شماره دسته، تاریخ آزمایش و وزن خالص. اگر این ماده برای پیش سازهای آند باتری در نظر گرفته شده است، خریداران باید مشخصات ناخالصی کامل تری را درخواست کنند.

ICP{0}}OESبرای تشخیص Fe، Al، Ca و بسیاری از ناخالصی های عنصری دیگر مناسب است. برای عناصر-سطح پایین‌تر یا حساس‌تر، مشتریان می‌توانند ICP{2}}MS یا سایر روش‌های تحلیلی را مطابق با استانداردهای داخلی خود انتخاب کنند. برای اندازه ذرات، اگر ماده خریداری شده پودر سیلیکون است نه توده های سیلیکون، خریداران باید درخواست کنندداده های PSD، از جمله D10، D50، و D90. اگر ماده خریداری شده توده یا گرانول سیلیکون باشد، خریدار باید تأیید کند که آیا مسیر آسیاب پایین دست می تواند به طور مداوم به اندازه ذرات پودر مورد نظر برسد یا خیر.

سازگاری دسته ای از اهمیت ویژه ای برخوردار است. یک نمونه آزمایشگاهی واجد شرایط، تحویل پایدار-در حجم زیاد را تضمین نمی کند. مشتریان B2B خارج از کشور باید از تامین کنندگان بخواهند که شماره دسته، مکانیسم های نمونه حفظ شده، نمونه برداری قبل از حمل و نقل و گزینه های تست شخص ثالث- را ارائه دهند. برای پروژه های بلند مدت-محدوده ناخالصی، تحمل PSD، حد اکسیژن سطح، کنترل رطوبت و روش بسته بندیرا می توان در قرارداد خرید فنی نوشت.

چقدر فلز سیلیکون با خلوص بالا از زنجیره های تامین آند Si{1}C پشتیبانی می کند

ارزش یک تامین‌کننده فلز سیلیکون با خلوص بالا{{0} در زنجیره تامین آند سیلیکون-تنها تامین مواد خام نیست. همچنین کمک به تولیدکنندگان پایین دستی برای کاهش عدم قطعیت در طول آماده سازی پیش ماده است. یک منبع سیلیکونی پایدار به کارخانه های پایین دست اجازه می دهد تا تنظیمات مکرر را در طول آسیاب، طبقه بندی، پوشش کربن و پردازش کامپوزیت کاهش دهند.

برای شرکت‌های تولید باتری، روش خرید مطمئن‌تر این است که موارد زیر را از ابتدا مشخص کنید:

آیا به توده های سیلیکون، گرانول های سیلیکون یا پودر سیلیکون نیاز دارید؟
خلوص هدف و حد بالایی برای ناخالصی های عمده چیست؟
آیا به آزمایش کامل Fe/Al/Ca/B/P/O نیاز دارید؟
آیا محدوده هدف D50 یا PSD دارید؟
آیا به بسته بندی بی اثر یا ضد رطوبت{0}}نیاز دارید؟
آیا به آزمایش شخص ثالث و نمونه‌های دسته‌ای باقی‌مانده نیاز دارید؟

این رویکرد، خرید فلز سیلیکون معمولی را به جای مقایسه قیمت هر تن، به خرید فنی قابل تأیید برای زنجیره تامین مواد باتری تبدیل می‌کند.

دریافت یک نقل قول در حال حاضر

دربارهZHEN یک بین المللی

ژنان یک شرکت حرفه ای است که در محصولات متالورژی و مواد نسوز، یکپارچه سازی تولید، پردازش، فروش و واردات و صادرات فعالیت می کند. ما صاحب کارخانه خودمان با مساحت 30000 متر مربع با حجم تولید و فروش سالانه بیش از 150000 تن هستیم.

 

 

Q1: آیا می توان از فلز سیلیکون با خلوص بالا-به طور مستقیم در آندهای باتری سیلیکونی-کاربنی استفاده کرد؟

معمولا، نه. فلز سیلیکونی با خلوص بالا- عموماً به عنوان منبع سیلیکون بالادست استفاده می‌شود. قبل از استفاده از آن باید بیشتر به پودر سیلیکون با اندازه ذرات کنترل شده یا پیش سازهای کامپوزیت مبتنی بر سیلیکون تبدیل شود.آندهای باتری سیلیکونی-کربن.

Q2: چرا از سیلیکون در آندهای باتری لیتیوم- نسل بعدی استفاده می شود؟

سیلیکون دارای ظرفیت ویژه نظری بسیار بالاتری نسبت به گرافیت است، بنابراین می تواند به بهبود چگالی انرژی باتری کمک کند. با این حال، سیلیکون در طول لیتیاسیون تحت انبساط حجمی قابل توجهی قرار می گیرد. به همین دلیل، طراحی کامپوزیت کربن، کنترل اندازه ذرات و مهندسی سازه معمولاً برای بهبود پایداری دوچرخه مورد نیاز است.

Q3: خریداران باید کدام ناخالصی ها را در فلز سیلیکون برای مواد آند Si-C بررسی کنند؟

خریداران باید روی Fe، Al، Ca، B، P، O و سایر عناصر فلزی کمیاب تمرکز کنند. موارد آزمایش دقیق باید طبق فرآیند پایین دستی تأیید شوند. برای پروژه‌های درجه{2} باتری، COA باید یک نمایه ناخالصی دقیق و نه تنها محتوای Si کل ارائه کند.

Q4: تامین کنندگان چه اسناد آزمایشی باید ارائه دهند؟

حداقل، تامین کنندگان باید COA، MSDS، TDS، اسناد ردیابی دسته ای و گزارش های آزمایش ناخالصی را ارائه دهند. اگر پودر سیلیکون عرضه شود، داده های PSD نیز باید ارائه شود. برای پروژه‌های با نیاز بالا، می‌توان گزارش‌های آزمایشی ICP-OES، ICP-MS، O/N، یا گزارش‌های آزمایش شخص ثالث اضافه کرد.

Q5: آیا اندازه ذرات مهمتر از خلوص است؟

هر دو مهم هستند. خلوص کیفیت اصلی منبع سیلیکون را تعیین می کند، در حالی که اندازه ذرات و وضعیت سطح بر آسیاب پایین دست، پراکندگی، پوشش کربن و قوام الکترود تأثیر می گذارد. برای آندهای کربن-سیلیکون، خلوص به تنهایی برای ارزیابی سازگاری مواد کافی نیست.

اگر در حال خرید هستیدفلز سیلیکون-با خلوص بالابرای یکآند باتری سیلیکونی-کربنپیشنهاد می‌کنیم محتوای Si هدف، محدودیت‌های Fe/Al/Ca/B/P/O، فرم مواد مورد نیاز، مسیر اندازه ذرات، مقدار ماهانه، روش بسته‌بندی، پورت مقصد، و اینکه آیا هنگام ارسال درخواست، آزمایش شخص ثالث-الزم است را ارائه کنید.

بر اساس مسیر پیش‌ساز آند کربن{0}سیلیکون شما، می‌توانیم به تأیید مشخصات فلز سیلیکون با خلوص{{1} بالا، محدوده کنترل ناخالصی، اسناد COA/MSDS/TDS، آزمایش ICP-OES، الزامات PSD، بسته‌بندی ضد رطوبت-و طرح عرضه بلندمدت کمک کنیم.

ارسال استعلام فلز سیلیکون