易度智能質(zhì)量流量控制器在鋰電池硅基負極材料中的應用

什么是硅基負極材料？

鋰離子電池四大主材為正極材料、負極材料、電解液、隔膜。負極材料是鋰離子電池的重要原材料之一,對于鋰離子電池的能量密度、循環(huán)性能、充放電倍率以及低溫放電性能具有影響較大的影響。

鋰電池負極材料主要分為碳材料和非碳材料。碳材料包括：石墨類、石墨烯、無序碳。目前鋰離子電池中應用較多的是石墨類負極材料，比如人造石墨、天然石墨。非碳材料中主要包括：硅基負極材料、鈦酸鋰負極材料等。

傳統(tǒng)的石墨類負極材料穩(wěn)定性好并且成本低，廣泛應用于各種電池模組中，但是由于電價上漲和石墨的產(chǎn)能不足，石墨化供應緊缺，加工價格也隨之上漲；因此各個材料研發(fā)單位和實驗室機構等都在尋找一款高能量密度的新型負極材料，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)石墨類負極材料。

續(xù)航里程是新能源汽車的痛點之一。天然石墨負極材料的理論容量為340-370mAh/g，人造石墨的負極材料的理論容量為 310-360 mAh/g，而硅基負極克容量高，可大幅提升新能源汽車的續(xù)航里程。

快充車型紛至沓來，硅基負基以高倍率性能傲視群雄。隨著消費者對于補能時長要求的提高，縮短補能時長是發(fā)展新能源汽車發(fā)展需要解決的問題。鋰離子電池是一種充電高倍率電池，它主要依賴鋰離子在正極和負極之間移動來工作，因此具有高倍率性能的負極材料能大幅提高鋰電池的充放電能力。

鋰離子電池負極材料儲鋰容量也是制約鋰離子電池應用范圍的關鍵因素，目前硅基復合材料作為一類應用潛力巨大的負極材料，成為研究的熱點；目前國內(nèi)多家企業(yè)申請硅基負極材料，預計2025年硅負極市場滲透率將上升，2035年市場規(guī)模將達660億美元，硅膨脹問題獲改善，硅基負極需求有望進一步增長。

易度智能質(zhì)量流量控制器助力硅基負極材料

目前，硅基負極材料主要分為硅氧負極和硅碳負極兩大技術路線。

硅氧負極技術路線

硅氧負極材料主要由氧化亞硅（SiOx）與碳材料復合而成。硅氧負極材料的常用量產(chǎn)制備工藝包括高溫爐熱處理、冷凝、粗碎、粉碎、CVD爐炭包覆等步驟。

其核心在于通過氧化亞硅與碳材料的復合，以及包覆層的形成，提高材料的循環(huán)穩(wěn)定性和導電性能。

硅氧常用量產(chǎn)制備工藝：Si+SiO2→高溫爐熱處理→冷凝→氧化亞硅（SiOx）前軀體→粗碎→粉碎→CVD爐炭包覆→第1代硅氧。相較單質(zhì)硅顆粒，氧化亞硅（SiOx）在鋰嵌入過程中發(fā)生的體積膨脹較小，因此相對純硅負極，其循環(huán)穩(wěn)定性有較為明顯改善，但是氧化亞硅在充放電過程中會生產(chǎn)Li2O等非活性物質(zhì)，導致SiOx材料效率較低。（約70%）。

硅碳負極技術路線

硅碳負極材料由納米級的硅顆粒和碳基材料（如石墨、碳納米管、石墨烯等）復合而成。硅碳負極在克容量、首效、循環(huán)次數(shù)、倍率等多個維度性能表現(xiàn)優(yōu)異，其膨脹問題較傳統(tǒng)濕法研磨取得較大改善，穩(wěn)定性大幅提升。其中CVD工藝被當前視為發(fā)展?jié)摿Γ彩潜姸喙杌摌O廠商的最新布局方向。

CVD法是通過氣相沉積技術將納米硅沉積到多孔碳骨架上。制備工藝包括前驅(qū)氣體的選擇與供應、基底準備、反應環(huán)境設置、高溫熱解、冷卻與后處理等步驟。其核心在于通過氣相沉積技術形成均勻的納米硅碳復合材料，并通過多孔碳骨架來緩沖硅嵌鋰過程中的體積膨脹。

氣相沉積硅碳技術路線：硅源→熱分解→無定型納米硅+多孔碳骨架→氣相沉積硅碳→CVD爐碳包覆。核心是通過低成本生產(chǎn)一種多孔碳骨架來儲硅，并通過多孔碳內(nèi)部的空隙來緩沖硅嵌鋰過程中的體積膨脹，因此膨脹率低，循環(huán)優(yōu)異。同時由于生產(chǎn)流程短，設備少，理論成本低，被認為是最有前景及性價比的批量應用硅負極解決方案。

質(zhì)量流量控制器（MFC）在硅基負極制備中用于精準控制氣體流量，保障工藝穩(wěn)定性與材料一致性，尤其針對納米硅合成、氣相沉積等關鍵環(huán)節(jié)。易度高精型質(zhì)量流量控制器EC450憑借其可平替國外進口的高準確度（±0.5%S.P.）、高重復性(±0.1%Rd)、超快響應速度、開機即用無需預熱、超快貨期以及優(yōu)異的產(chǎn)品穩(wěn)定性和貼心的售后服務獲得了客戶的好評；

EC450氣體層流質(zhì)量流量控制器用于對氣體的質(zhì)量流量進行精確測量和控制,采用內(nèi)部補償型層流壓差技術，使得流體在寬流量范圍內(nèi)仍舊保持層流運動，內(nèi)置壓力傳感器和溫度傳感器，能充分補償因壓力和溫度引起的體積流量與質(zhì)量流量間的差異，可根據(jù)用戶需求快速精確控制目標氣體的流量，適用于多種流量測控場合；無需轉(zhuǎn)化系數(shù)也可精準測控70多種氣體，同時可實時顯示壓力、溫度、工況流量、標況流量、累計流量五種參數(shù)，多維度觀測到每個數(shù)據(jù)參數(shù)的變化。

規(guī)格型號：EC450

準確度：±0.5%S.P.(設定值)(20%～100%量程范圍)、±0.1%F.S.(滿量程)(0.5%～20%量程范圍)

量程范圍：0.1SCCM~20000SLPM

重復精度：±0.1%Rd(20%～100%F.S.)、±0.02%F.S(0.5%～20%F.S.

工作范圍： 0.5%～100%F.S.

響應時間(T98)： ≤300ms

啟動預熱時間： 開機即用無需預熱