2021年02月03日 | Coretec纳米技术将赋予电动车电池更强性能

2021-02-03 来源：EEWORLD

Coretec集团正在寻找一种叫做环已硅烷的不同寻常的化合物作为新型电池的基础材料，它能让电动汽车(EV)实现快速充电。如果Coretec对纳米技术的探索取得成功，那么电动汽车将会变得更加实用，更具性价比。

汽车制造商正努力打造一个更加可持续的未来，但电动汽车市场仍然缺乏足够的充电基础设施，也无法从改进的电池技术中获益。所以，一个强大的快速充电网络和硅阳极电池可能是电动汽车市场更快存活的关键。Coretec集团首席执行官Michael Kraft的强调了这些新型解决方案的特性，并分析了哪些材料可以促进电动汽车的发展。

Michael：“我们的重点是先进材料。半导体、太阳能电池板、LED和用于高功率和快速充电的下一代快充电池。我们一直在寻找新型材料，使这些新一代技术得以实现。目前，我们将大部分资源用在了环己硅烷的商业化中。”

相信这种材料和其他一些新材料将适用于能源存储、太阳能、固态照明、可打印电子产品和3D显示等市场。Kraft指出，Coretec的产品组合以硅为基础，首先是环己硅烷(Si6H12，简称CHS)，这是一种液体，暴露在热量或紫外线辐射下会转化为纯硅;它是非晶态硅，但随着曝光增加变成晶体硅。

CHS是先进储能关键元素。

通过与赢创(德国一家特种化学品公司)的合作，Coretec集团为客户提供CHS样品进行评估。在生产规模方面，赢创可以很容易地进行大批量供应。CHS可以在纯度上有所不同，以满足特定的应用需求，其价格与纯度水平相关。

Kraft：“Coretec环己硅烷非常适用于对纯度、安全性、快速沉积速率和低温沉积硅和掺杂硅(C、Ge、B、Co和P)有着重要要求的应用。”

电动车还有相当大的潜力

与内燃机汽车相比，电动车更环保，但它们缺乏一个关键品质:便利性。电动车的基础设施和电池容量都无法与内燃机汽车相比。电动汽车充电站仍未能普及，这意味着司机必须在出行前制定详细的充电计划。高效的基础设施，快速充电和远程电池应助于电动汽车快速发展。

许多制造商正在寻找新的解决方案来克服石墨阳极在锂离子电池中的局限性。新的硅阳极电池技术据说能在5-10分钟内将电池快容量充到80%以上，且不会对电池造成物理损伤，同时还能增加2-3倍的能量密度。

第二代锂离子电池将采用新材料来提高能量密度，并可解决膨胀问题。Kraft强调，有许多公司正在与材料工程师合作，将纳米技术加入到生产过程中，其中包括将环己烷纳入其中。

Kraft解释了CHS如何提供比传统前器件更快的制造速度，更重要的是，它可以产生非晶态纳米结构，这意味着电池可以快速充电而不会膨胀。这种材料还有助于承受多次充放电循环，这是电动汽车的一个重要考虑因素。

Coretec环己硅烷可以用硅碳纳米结构和合金，它可取代锂离子电池中常用的石墨阳极，从而提高能量密度。这些材料可以储存更多的锂离子，提高能量密度，同时减少最终破坏。

环己硅烷是一种用于锂离子电池负极的液态硅。它的液态为处理低成本的碳硅纳米结构提供了优势，它可以直接替代高能锂离子中的石墨。亦可带来高充放电寿命和更高的能量密度。

特斯拉表示，它正在精进于硅阳极解决方案，这是电动汽车电池的一个重要里程碑。消费者需要一种充电更快、行驶更远、使用时间更长的电池，而目前的材料还不能满足。

SiC制造的新特点

由于对宽禁带材料的需求，电力电子技术正以惊人的速度发展。通过满足设计参数的SiC解决方案，可有效提高电动车的电力电子性能，并对系统性能和长期可靠性做出重要贡献。

SiC器件越来越多地应用于对尺寸、重量和效率有严格要求的高压电源逆变器中，因为与常用的硅器件相比，SiC器件具有许多诸多特性。SiC的导通电阻和开关损耗要低得多，而且SiC的导热系数大约是硅的3倍，这允许元件更快地散热。这一点很重要，因为当硅基器件在面积上变得更小时，提取电转换过程产生的热量变得更加困难，而SiC散热效果更好。

SiC晶片与传统硅晶片相比非常复杂，由于市场需求，在大规模商业化和完全取代更传统形式的硅时，需要解决一些障碍。Coretec的环己硅烷(CHS)的硅可以提供帮助。

高性能SiC器件由于无法在低缺陷密度的半导体晶片上生长SiC薄膜，以及附加的将SiC层粘附在基板上会受到限制:比如α-SiC(如4H-SiC、6H-SiC)和β-SiC (3C-SiC)。

β-SiC作为电力电子器件的替代材料，在大规模应用上存在几个挑战。特别是，需要一种不仅经济而且化学上可行的硅来发展先进的SiC器件薄膜和结构。

CHS在正常条件下可以在各种基质上生成β-SiC薄膜。此外，CHS可使p-doping（氧化掺杂）到β-SiC薄膜中。这种前驱体简化了从传输到存储和硅沉积的过程，有助于电力电子技术的发展。CHS拥有以低成本方式克服SiC半导体生产局限性的潜力。

电动汽车的自主性直接反映了其动力系统和能量管理系统的效率。除了必要的基础设施，电动汽车还必须具备改进的SiC电力电子设备和具有更高能量密度和充电次数的硅基阳极电池。具有这些改进的电动汽车不仅将被大规模采用，取代今天的内燃机汽车，而且将创造出世界所需要的可持续的电动汽车的未来。

Coretec CHS

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