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碳化硅陶瓷在新能源領(lǐng)域的潛力

文章出處:粉體圈網(wǎng)責(zé)任編輯:作者:NANA人氣:-發(fā)表時(shí)間:2022-09-05 16:13:00【

碳化硅陶瓷是從20世紀(jì)60年代開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)陶瓷材料,由于具備化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、密度小、耐磨性能好、硬度大、機(jī)械強(qiáng)度高、耐化學(xué)腐蝕等特性,在精細(xì)化工、半導(dǎo)體、冶金、國(guó)防軍工等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

值得關(guān)注的是,在近年發(fā)展得如火如荼的鋰電池領(lǐng)域中,碳化硅陶瓷在其原料的制備環(huán)節(jié)上也同樣發(fā)揮著重要作用,如:

①磷酸鐵鋰正極材料的超細(xì)研磨

磷酸鐵鋰是目前廣泛使用的鋰電池正極材料之一。由于納米粒子可減小鋰離子嵌入脫出深度和行程,保證大電流放電時(shí)容量不衰減,因此“超細(xì)研磨”成為提高其使用性能的主要手段之一。

目前該工藝中最常用的設(shè)備就是砂磨機(jī),利用碳化硅材料的特性完全可以讓砂磨機(jī)更適用于磷酸鐵鋰的生產(chǎn)——如碳化硅內(nèi)筒體,硬度高、耐磨、導(dǎo)熱性好,可快速帶走研磨腔內(nèi)的熱量,大大提高研磨的效率還降低能耗。

②三元材料的高溫?zé)Y(jié)

正極材料一般需要在較高的溫度下通過(guò)氧化物原料或前驅(qū)體反應(yīng)制得,而快速加熱和冷卻過(guò)程中坩堝易出現(xiàn)開(kāi)裂和剝落,因此需要耐高溫且抗熱沖擊性好的器皿能盛裝氧化物原料或前驅(qū)體材料。

而碳化硅陶瓷的耐高溫、耐腐蝕以及高承重性,恰恰適用于三元材料的高溫?zé)Y(jié)工藝,可以很好的保障高溫煅燒的穩(wěn)定可靠。

除此之外,碳化硅陶瓷在光伏領(lǐng)域也是大有可為。如在單晶硅和多晶硅的合成工藝中,碳化硅陶瓷的耐沖擊、耐磨損、耐高溫特性,表面化學(xué)氣相沉積后的高純度保障了硅料的合成工藝;在硅片熱處理和氧化工藝中,因碳化硅陶瓷具有耐高溫承載能力及高純度,能使制程處理溫度提高,從而提高硅片的性能,因此晶舟、托架、懸臂槳等核心部件越來(lái)也成為重要的卡脖子部件。

顯而易見(jiàn),碳化硅陶瓷在鋰電池、光伏等新能源材料制備中的應(yīng)用是越來(lái)越廣泛了。不過(guò)在一些大尺寸、復(fù)雜部件、高純部件應(yīng)用方面,國(guó)產(chǎn)材料還存在著明顯的劣勢(shì),在高純粉體、高純處理工藝以及高純裝備方面,還需要進(jìn)行深入的研究,距離產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還有差距。

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