Após anos de desenvolvimento, a densidade de energia das baterias de íons de lítio melhorou bastante. As estatísticas mostram que a densidade de energia das baterias de íon-lítio aumentou três vezes entre 1991 e 2015, com uma GAGR (taxa anual de crescimento composto) de cerca de 3%. No entanto, do ponto de vista do desenvolvimento tecnológico real, a actual taxa de crescimento da densidade energética das baterias de iões de lítio abrandou significativamente e os produtos convencionais estão próximos do limite máximo da densidade energética. Somente rompendo as amarras dos materiais e das tecnologias poderemos alcançar avanços contínuos na densidade de energia das baterias. Durante muito tempo, os materiais catódicos foram considerados uma restrição na melhoria do desempenho da bateria devido à sua baixa capacidade específica. Após uma grande quantidade de investimento em pesquisa, materiais catódicos como óxido em camadas (óxido de lítio-cobalto), fosfato de ferro-lítio, fosfato de manganês-ferro-lítio, materiais ternários e materiais ternários com alto teor de níquel foram desenvolvidos um após o outro. A capacidade específica dos materiais catódicos aumentou de 120mAh para 120mAh. /g (mAh/g) é aumentado gradualmente para 210mAh/g. Hoje em dia, com o desenvolvimento da tecnologia de baterias aproximando-se do seu limite e a melhoria da capacidade dos materiais catódicos encontrando gargalos, o desenvolvimento e aplicação de materiais anódicos com maior capacidade específica tornou-se a chave para romper o teto de densidade de energia das baterias de íon-lítio.
Quando uma bateria de íons de lítio é carregada, os íons de lítio gerados pelo eletrodo positivo são incorporados no eletrodo negativo através do eletrólito. Quanto mais íons de lítio incorporados no eletrodo negativo, maior será a capacidade de carga. Os materiais anódicos afetam principalmente a primeira eficiência coulombiana, densidade de energia, desempenho do ciclo, etc. das baterias de íon-lítio e são uma das matérias-primas mais importantes para baterias de íon-lítio. Os materiais anódicos atualmente usados em baterias comerciais de íons de lítio incluem principalmente: materiais de carbono semelhantes a grafite, principalmente grafite artificial e grafite natural; materiais de carbono desordenados, incluindo carbono duro e carbono macio; materiais de titanato de lítio; materiais à base de silício, incluindo principalmente materiais compósitos de óxido de silício revestidos de carbono, materiais compósitos de nano silício e carbono, etc. O rápido desenvolvimento de novos veículos de energia e indústrias de armazenamento de energia impulsionou o crescimento explosivo de baterias de íon-lítio.
O ânodo de silício tem um potencial moderado de inserção de lítio (~0,4V vs. Li+/Li). Não há perigo oculto de precipitação de lítio durante o processo de carregamento, o que melhora o desempenho de segurança das baterias de íons de lítio. É mais promissor substituir o grafite como a próxima geração de baterias de íons de lítio de alto desempenho. material de eletrodo negativo. No entanto, a litiação do silício tem as desvantagens inerentes de grande expansão de volume (> 300%), baixa condutividade e baixo coeficiente de difusão de íons de lítio, fazendo com que os materiais anódicos à base de silício ainda não alcancem aplicação no mercado em larga escala.
Atualmente, a indústria de materiais para ânodos de baterias de lítio está em um ponto crítico em sua transformação. As empresas líderes têm vantagens óbvias em termos de capital e tecnológicas, e as barreiras à entrada para os retardatários estão a aumentar constantemente. As empresas petroquímicas podem combinar suas vantagens no campo de matérias-primas de coque agulhado para grafite artificial e entrar rapidamente no setor, adquirindo empresas de fabricação de grafitização e estabelecendo alianças estratégicas com empresas líderes do setor e instituições de P&D para alcançar a fabricação integrada de grafite artificial e obter melhores resultados. Muitas oportunidades para o desenvolvimento sustentável. Em termos de materiais anódicos de silício-carbono, a promoção e transformação tecnológica devem ser aceleradas, os critérios de avaliação para os parceiros de cooperação devem ser flexibilizados, um sistema progressivo de taxas de licenciamento de tecnologia deve ser explorado, o limiar para a cooperação deve ser reduzido e as aplicações comerciais devem ser promovidas. .
