다공성 활성탄: 고체 배터리-의 이름 없는 챔피언

전고체 배터리의 재료 시스템에서 양극 재료는 리튬{1}이온 배터리의 에너지 저장 및 방출의 핵심 역할을 담당하며 리튬 배터리의 전반적인 성능 향상에 중요한 영향을 미칩니다. 그럼에도 불구하고, 기존의 흑연 양극은 전고체 배터리의 높은 에너지 밀도에 대한 증가하는 수요를 더 이상 충족할 수 없습니다.- 따라서 이론적 에너지 밀도가 더 높은 실리콘- 기반 소재는 배터리의 에너지 밀도 병목 현상을 극복하는 핵심 혁신이 되었습니다.

 

특정 용량에서 실리콘- 기반 양극의 뛰어난 장점에도 불구하고 실제 응용 분야에서는 여전히 상당한 한계에 직면해 있습니다. 실리콘은 충전과 방전 중에 최대 300%까지 부피가 팽창합니다. 이러한 현상은 실리콘 입자가 분쇄되어 집전체로부터 분리될 뿐만 아니라 실리콘과 전해질 사이의 지속적인 반응을 유발하여 불안정하고 점진적으로 두꺼워지는 현상을 발생시킵니다.고체 전해질 간기(SEI)영화. 결국, 배터리의 사이클 수명이 급격히 감소하고 이는 실리콘- 기반 양극의 대규모 적용을 제한하는 주요 병목 현상이 되었습니다.

 

 

다공성 활성탄의 출현은 실리콘- 기반 양극의 위 핵심 과제에 대한 효과적인 솔루션을 제공합니다. 다양한 시너지 효과를 통해 다공성 활성탄은 실리콘- 기반 양극의 응용 병목 현상을 근본적으로 해결하며 이는 다음 세 가지 측면에 반영됩니다.

• 첫째, 구조적 완충 및 응력 흡수입니다.3차원으로 상호 연결된 기공 구조와 뛰어난 인성을 갖춘 다공성 활성탄은-충방전 주기 동안 실리콘 팽창으로 인해 발생하는 엄청난 응력을 효과적으로 견디고 분산시킬 수 있습니다. 실리콘 입자의 크랙 확산을 억제하고, 분쇄 및 박리를 방지합니다.
• 둘째, 균일한 증착 및 팽창 제어이다.풍부한 기공 부피와 계층적 기공 구조는 나노-실리콘 입자의 균일한 증착 위치를 제공하여 실리콘 입자의 뭉침을 효과적으로 완화합니다. 한편, 충분한 예약된 팽창 공간은 실리콘-탄소 양극의 부피 팽창 속도를 대폭 감소시킵니다.
• 셋째, 효율적인 전기 전도 및 이온 전달입니다.다공성 활성탄 자체는 뛰어난 전기 전도성을 갖고 있으며, 연속적인 탄소 네트워크가 방해받지 않는 전자 전달 경로를 구축합니다.

 

또한 다공성 활성탄은 기공 크기 및 비표면적과 같은 매개변수를 조정하여 실리콘과 탄소 사이의 계면 결합을 최적화하고 SEI 필름의 과도한 성장을 억제하여 실리콘-탄소 양극의 사이클 안정성과 사용 수명을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

 

다공성 활성탄은 전고체 배터리 시스템의 보조 재료가 아닌-실리콘-탄소 양극 시스템에서 대체할 수 없는 핵심 위치를 차지하고 있습니다. 이는 실험실 연구에서 상업 생산에 이르기까지 실리콘-탄소 양극의 산업화를 주도하고 전고체 배터리의 성능 도약을 촉진하는 중요한 지원 소재 역할을 합니다.

 

현재 다공성 활성탄의 원료는 주로 세 가지 범주로 나뉘며 각 범주는 성능, 비용 및 기술 성숙도 측면에서 뚜렷한 특징을 가지고 있습니다.

• 수지-기반 다공성 활성탄페놀 수지와 같은 원료를 채택하여 현재 고급-실리콘-탄소 양극의 주류 선택입니다. 높은 비표면적, 큰 기공 부피 및 우수한 성능을 자랑하지만 높은 원자재 가격과 상대적으로 낮은 전기 전도성으로 인해 어려움을 겪고 있습니다.
• 바이오매스-기반 다공성 활성탄전분, 코코넛 껍질 등 재생 가능한 자원으로 제조된 이 유형의 다공성 활성탄은 풍부한 원료 공급원과 저렴한 비용이 특징입니다. 그러나 비표면적 및 기공 구조는 수지-계 다공성 활성탄에 비해 열등합니다.
• 피치- 기반 다공성 활성탄콜타르 피치와 석유 피치를 원료로 생산되며 원가 관리 및 전기 전도성 측면에서 큰 잠재력을 보여줍니다. 그럼에도 불구하고, 정밀한 기공 크기 제어 기술은 아직 미성숙한 상태이며 추가적인 기술적 혁신이 필요합니다.

 

 

전고체전지의 산업화가 지속적으로 발전함에 따라-전지의 핵심 소재인 다공성 활성탄이CVD 실리콘-탄소 양극, 실리콘-탄소 양극의 대규모 적용과 함께 시장 수요가 크게 성장할 것입니다. 다공성 활성탄에 대한 수요는 2030년에 48,500미터톤에 도달하여 70억 위안 이상의 시장을 창출할 것으로 예상되며, 2024년부터 2030년까지 연평균 성장률은 77.36%입니다.

 

이러한 배경에서 다공성활성탄산업은 황금발전기에 접어들었습니다. 우리 회사는국내 유일의 바이오매스- 기반 다공성 활성탄 대량생산 실현, 이 분야에서 일본 Kuraray의-장기 독점을 깨뜨렸습니다. 우리는 동종 업계에 비해 에너지 소비가 적은 통합된 물리적, 화학적 활성화 프로세스를 채택합니다. 현재 당사의 다공성 활성탄 위탁 생산 능력은 연간 500톤이며, 현재 진행 중인 연간 2,000톤 규모의 건설 프로젝트는 2026년 5월 말까지 본격 가동될 예정입니다.

 

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