5月9日,内蒙古硅源新能电子材料科技有限公司年产2万吨硅碳负极材料项目在准格尔旗开工。旗委副书记、政府旗长王国泉宣布项目开工。
该项目总投资22亿元,占地400亩,由常州硅源新能材料有限公司投资成立的内蒙古硅源新能电子材料科技有限公司运营,规划总产能为2万吨/年硅碳负极材料,项目分三期建设,其中一期产能为2000吨/年硅碳负极材料,总投资6.16亿,预计2024年年底竣工,2025年上半年投产。二期和三期建设产能为18000吨/年硅碳负极材料。项目全部建成后可实现产值81亿元,解决就业500人。
该项目为硅烷CVD法制备硅碳,工艺领先,产能规模目前国内最大。
自2023年11月签约以来,一期工程已完成“三同时”的安评、环能、节能等评价,预计2024年年底竣工,2025年上半年投产。
常州硅源新能材料有限公司成立于2020年11月4日,位于江苏常州西太湖科技产业园兰香路8号4号厂房,是全球少数几家可以批量化生产硅碳负极材料的企业,主要从事锂离子电池硅碳负极材料的研发、生产和销售。公司以清华大学相关专利为基础,与清华大学深度合作。
据介绍,此项目以多孔碳、甲硅烷、丙烯、乙炔为原料,通过碳原料(固体粉末)烧结、纯化,硅烷气冷氢化、歧化反应、渣浆/高沸,硅碳负极材料沉积、包覆,尾气焚烧等工艺产出硅碳负极材料产品。
目前锂离子电池技术受限于能量密度,导致消费者存在续航里程焦虑问题,严重制约着电动汽车发展。提升电池能量密度主要通过优化电池结构和提升材料的能量密度两种途径,负极材料在电池质量占比约为16%,使用高容量负极材料是提升电池能量密度的有效手段之一。
目前还需要进一步提升硅基负极材料的性能,所以新一代技术——采用CVD法的气相沉积硅碳技术由此应运而生,也很快便掀起热潮,成为了当今锂电池负极材料市场的“新宠”。新型硅炭材料具有稳定性好、体积变化小和导电性优异等优点。
多孔碳材料具备比表面积高、微观形貌可控、孔洞结构丰富、导电性良好、稳定性高等优点,高比表面积使多孔碳能结合更多锂离子,为锂离子电池提供高容量。多维复杂的孔洞结构为锂离子提供了有效快速的扩散通道,具备良好的电化学性能。多孔碳按照孔径,可以分为微孔碳,中孔碳,大孔碳。生产1吨硅碳负极,需要约0.45吨的多孔碳(碳硅比例 55:45),因此低成本、可控制的多孔碳合成工艺,成为未来硅碳负极性能和放量的关键点。此外,硅烷气是CVD 法的硅源,每生产1吨硅碳负极,需要使用0.6吨以上的硅烷气,但硅烷气是有毒气体,并且容易发生爆炸。硅烷气在生产和运输中,对于环境和安全的要求极高。
CVD法硅碳负极制备方法:核心是通过多孔碳骨架储硅。首先采用高分子材料制造出具有多孔结构的碳颗粒,后向多孔碳颗粒的孔隙中输送硅烷气体,经高温热解使气体沉淀成硅纳米颗粒。
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