Después de años de desarrollo, la densidad energética de las baterías de iones de litio ha mejorado enormemente. Las estadísticas muestran que la densidad energética de las baterías de iones de litio aumentó tres veces entre 1991 y 2015, con una GAGR (tasa de crecimiento anual compuesta) de aproximadamente 3%. Sin embargo, desde la perspectiva del desarrollo tecnológico real, la tasa de crecimiento actual de la densidad de energía de las baterías de iones de litio se ha ralentizado significativamente y los productos convencionales están cerca del techo de densidad de energía. Sólo rompiendo las cadenas de los materiales y las tecnologías podremos lograr avances continuos en la densidad de energía de las baterías. Durante mucho tiempo, los materiales catódicos se han considerado una limitación para mejorar el rendimiento de la batería debido a su baja capacidad específica. Después de una gran inversión en investigación, se han desarrollado uno tras otro materiales catódicos como óxido en capas (óxido de litio y cobalto), fosfato de litio y hierro, fosfato de litio y hierro y manganeso, materiales ternarios y materiales ternarios con alto contenido de níquel. La capacidad específica de los materiales catódicos ha aumentado de 120 mAh a 120 mAh. /g (mAh/g) aumenta gradualmente hasta 210 mAh/g. Hoy en día, con el desarrollo de la tecnología de baterías acercándose a su límite y la mejora de la capacidad de los materiales catódicos encontrando cuellos de botella, el desarrollo y la aplicación de materiales anódicos con mayor capacidad específica se ha convertido en la clave para superar el techo de densidad de energía de las baterías de iones de litio.
Cuando se carga una batería de iones de litio, los iones de litio generados por el electrodo positivo se incrustan en el electrodo negativo a través del electrolito. Cuantos más iones de litio haya incrustados en el electrodo negativo, mayor será la capacidad de carga. Los materiales anódicos afectan principalmente la primera eficiencia Coulombic, la densidad de energía, el rendimiento del ciclo, etc. de las baterías de iones de litio, y son una de las materias primas más importantes para las baterías de iones de litio. Los materiales anódicos que se utilizan actualmente en las baterías comerciales de iones de litio incluyen principalmente: materiales de carbono similares al grafito, principalmente grafito artificial y grafito natural; materiales de carbono desordenados, incluyendo carbono duro y carbono blando; materiales de titanato de litio; Materiales a base de silicio, que incluyen principalmente materiales compuestos de óxido de silicio recubiertos de carbono, materiales compuestos de nano silicio y carbono, etc. El rápido desarrollo de vehículos de nueva energía y de industrias de almacenamiento de energía ha impulsado el crecimiento explosivo de las baterías de iones de litio.
El ánodo de silicio tiene un potencial de inserción de litio moderado (~0,4 V frente a Li+/Li). No existe ningún peligro oculto de precipitación de litio durante el proceso de carga, lo que mejora el rendimiento de seguridad de las baterías de iones de litio. Lo más prometedor es sustituir el grafito como próxima generación de baterías de iones de litio de alto rendimiento. Material del electrodo negativo. Sin embargo, la litiación del silicio tiene las desventajas inherentes de una gran expansión de volumen (>300%), una mala conductividad y un bajo coeficiente de difusión de iones de litio, lo que hace que los materiales anódicos a base de silicio aún no alcancen una aplicación comercial a gran escala.
Actualmente, la industria de materiales de ánodos para baterías de litio se encuentra en un punto crítico de su transformación. Las empresas líderes tienen evidentes ventajas tecnológicas y de capital, y las barreras de entrada para las recién llegadas aumentan constantemente. Las empresas petroquímicas pueden combinar sus ventajas en el campo de las materias primas de coque de aguja para grafito artificial e ingresar rápidamente a la industria adquiriendo empresas de fabricación de grafito y estableciendo alianzas estratégicas con empresas líderes de la industria e instituciones de I + D para lograr la fabricación integrada de grafito artificial y obtener mejores resultados. Muchas oportunidades para el desarrollo sostenible. En términos de materiales de ánodos de silicio y carbono, se debe acelerar la promoción y transformación de la tecnología, se deben relajar los criterios de evaluación para los socios de cooperación, se debe explorar un sistema progresivo de tarifas de licencia de tecnología, se debe reducir el umbral de cooperación y se deben promover las aplicaciones comerciales. .
