上海杉杉锂电负极的材料.ppt

All right reserved.Shanshan Tech.2010 高容量负极材料开发 提 纲 一、高容量合金负极材料应用简介 二、高容量合金负极材料介绍 三、杉杉科技高容量合金材料开发进展 一、高容量合金负极材料应用简介 高容量18650电池容量发展趋势 Si/Sn负极材料在锂电池中的应用 高容量合金负极材料需求趋势 2008年下半年市场对高容量锂离子电池需求越来越强烈 。 锂电制造商将为了满足他们的需要，制作电池负极将采用 最高容量的石墨型（新MAG产品, KMFC-GC，Mitsubishi ICG等)，这样电池很可能达到3.0Ah，而对于3.2Ah以上的电池，电池制造商打算使用合金型负极。 各大电池厂家均有在2010左右规模使用合金型负极材料生产18650型电池开发计划。 SONY锡基Nexelion电池介绍 SnCoTi合金(无定形化合物)特点 体积比容量提高了50% MAXELL硅系电池特点 日立麦克赛尔开发出了通过负极采用硅类材料，容量可比该公司原产品提高10％的锂离子充电电池。2010年6月开始面向智能手机供货。 MAXELL硅系负极材料介绍 MAXELL硅系负极材料介绍 金属储锂机理 石墨类负极充放电机理 Li-Si 复合物基本参数 合金负极材料开发的主要问题 合金材料开发的解决思路与工艺(1) 合金材料开发的解决思路与工艺(3) 该方法包含了两种材料的混合，一种为活性物质，另一种作为惰性的局域缓冲。在这种复合材料中，活泼相纳米级金属团簇被包裹在惰性非晶相基体中，在嵌锂过程中很好地消除了产生的内应力，从而提高了合金化反应的可逆性。 合金材料开发的解决思路与工艺(4) 合金材料开发的类型 包覆型(核-壳结构)、嵌入型和分子接触型 三、杉杉科技高容量合金负极 材料开发进展 杉杉科技合金材料研究进展 Sn-C合金负极材料 (2005.08-2008.11) Si-X-C合金负极材料(2009.12-至今) Sn-C合金负极材料----制备示意图 Sn-C合金负极材料----进展 容量 ——400~550mAh/g的范围内可调 ——首次放电效率达到85%左右 种类 ——Sn/天然石墨球 ——Sn/天然鳞片石墨 ——Sn/人造石墨等多个类别 规模 ——从几十克提高到公斤级水平 已成功申请专利1项 Si-X-C合金----开发总体思路 Si-X-C合金----项目开发目标 前驱体开发目标： 容量>800 mAh/g，效率>70%。 产品开发目标： 容量>400 mAh/g，效率>85%，循环性能与现有石墨体系接近。 Si-X-C合金----CVD工艺特点与最新进展 CVD方案(等离子气相沉积)工艺特点： 利用等离子体分使SiH4分解为硅，通过控制沉积温度、压力以及SiH4/H2流量比等参数在碳基体表面沉积纳米硅薄膜。 该方案将两种物料紧密的沉积在一起，同时还可实现材料纳米化，能够满足合金材料开发的要求 。 Si-X-C合金----成果 容量 ——前驱体容量可达1100mAh/g ——首次放电效率可达72% ——产品容量可达415mAh/g ——首次放电效率可达87% 种类 ——Si-X-C/天然石墨 ——Si-X-C/人造石墨等 规模 ——可实现数公斤级的制备 Si-X-C合金----下一步目标 短期目标 工艺优化，提高Si-X-C合金的首次效率 与现有系统相匹配，容量提升10～20% 实现Si-X-C的工艺放大 长期目标 －容量和效率的进一步提升 －开发高容量Si-C合金负极材料以及配套电解液 Confidential Confidential * 上海杉杉科技有限公司 2010-12 天津 Confidential Confidential Confidential 在3.2Ah18650电池中，除SONY继续采用锡基合金外，各大电池均有引入硅系负极材料的开发计划。 Confidential Confidential 20 g 18 g 重量 478Wh/l, 158 Wh/kg 395Wh/l, 144 Wh/kg 能量密度 4.2V - 2.5V 4.2V - 3V 标准放电电压 900mAh, 3.1Wh diameter 700mAh, 2.6Wh 容量(0.2CmA)Size 直径14mm x 高 43mm 直径14mm x高 43mm 大小 新开发组合电解液 组