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    毛鷗:用于鋰離子電池的新一代碳納米管及石墨烯材料
    發(fā)布時間:2016-05-26 14:47:11
    關鍵詞:CIBF2016鋰電池電池材料

    1.jpg

       毛鷗:大家好!雖然我寫的也都是英文的,但是現(xiàn)在都變成了中文報告,所以說,我也想用英文的PPT,但是用中文來講。

      應該沒有英語講者,英語聽眾在這里所以我還是用中文來講一下。

      我介紹一下我們公司的產(chǎn)品,還有碳納米管,新開發(fā)的石墨烯產(chǎn)品在鋰電池體系里面一些應用,最后簡單介紹一下我們天奈公司的一些歷程。

      我先講一下碳納米管材料。我們碳納米管從這幾年開始,我們是2007年開始成立這家公司的,大概已經(jīng)有3個碳納米管的產(chǎn)品商業(yè)化了。最早期的是叫91這個系列,有7000這個系列,還有92這個系列,還有最近剛剛開發(fā)的,我們也會跟大家簡單報告一下,是類似石墨烯這樣一個產(chǎn)品的開發(fā)以及應用結(jié)果。

      我們現(xiàn)在主要講的是漿料這部分。目前在鋰電界已經(jīng)受到廣泛的應用了。

      我們的主要特征,這是LIB漿料產(chǎn)品系列,前面三個是比較老的一些產(chǎn)品,是用9100開發(fā)的,還有9200開發(fā)的,后面這幾個主要是最新開發(fā)出來的7000的碳管,以及石墨烯和石墨烯復合的碳管產(chǎn)品。我們還有一系列的水系和別的溶劑的漿料產(chǎn)品。

      我們鋰電池這個領域主要是用LIB來做這樣一個漿料系列。

      下面主要講一下碳管以及碳管漿料在鋰電里面的應用,主要包括這四大方面,一個是鋰鈷氧還有三元鐵鋰、石墨烯的應用,還有鈷酸鋰。

      先說一下鈷酸鋰,主要是用在消費品行業(yè)。我最初步的判斷我們怎么去添加碳納米管?主要是看電極的電阻率。我們這個圖和這個表,主要是來對比一下傳統(tǒng)的導電極用我們碳納米管的產(chǎn)品來代替的時候他們相互之間的比較。

      傳統(tǒng)的碳黑的添加量是在2%到3%之間,它的電阻率一般是在幾十吧!要達到這樣一個導電的效果的話,用我們的碳納米管,新一代的用0.2到0.4,基本上是5:1甚至是10:1就可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的碳黑。

      我們老一代的以前推薦的配方在0.6、0.7這樣,經(jīng)過我們的努力做出來的新的碳納米管,它的導電率應該比老一代更好。

      雷博士也講到了一些碳納米管的比較。我們公司在這方面也是很領先的,也是全世界第一個把這個碳納米管商業(yè)化的公司,現(xiàn)在在國內(nèi)甚至是世界范圍內(nèi)也是領先的電池公司都已經(jīng)在廣泛的采用了。它的優(yōu)點就是說可以用很少量的碳納米管來替代傳統(tǒng)的碳黑材料。

      下面一個叫做電化學EIS,我們可以看到,兩個正極材料用了我們這個碳納米管的配方以后,來測一下它的電核轉(zhuǎn)換的阻抗。我們現(xiàn)在新的碳管,基本上已經(jīng)比上一代碳管的有效率又提高了一倍。當然比傳統(tǒng)的更是要好了大概10倍左右。

      這個也是用了0.3的高效率的新一代的碳管來比較我們老的碳管。雖然我們降了一半的添加量,但是這個倍率都是相當?shù)?。從這個導電的有效程度來說,我們的LB117是最好的,其次是LB107。

      這是一個什么概念?非活性物質(zhì)可以比原來的降低2%。雖然碳管相對價格會高一些,但是最后整體算下來的成本是不會上升的,是一個很好的高性能的導電極。

      下一個是掃描電極來看一下,我們在0.3這樣一個添加量的時候,你可以看到表面上都已經(jīng)有非常完美的碳管把這個顆粒都包裹起來了,就是說有很多導電的接觸點,像一個魚網(wǎng)一樣,可以形成一個非常好的網(wǎng)絡,這也就是說為什么碳管可以非常有效的形成一個導電網(wǎng)絡,也是提高能量密度的一個根本原因。

      這個是4.2伏鈷酸鋰的結(jié)果,在我們客戶那兒做的真正的這種生產(chǎn)或者是中式的這種電池,我們也可以看到,也是比較這兩個產(chǎn)品吧!一個是老的100的,一個是117的,可以用一半現(xiàn)有的碳管產(chǎn)品來代替原來老的產(chǎn)品。

      你合漿的話也可以節(jié)省很多的費用,合漿的黏度可以低很多,你相應的也可以增加鈷含量。

      總結(jié)一下,在鈷酸鋰里面的應用是這樣的,一個是添加量會少很多,從傳統(tǒng)的2%左右可以降到0.3、0.4,粘結(jié)劑可以減少一半,總體來說不但提高了能量密度,其實也提高了它的功率,它的成本不會提高,因為減少了粘結(jié)劑的用量,在合漿過程中還可以少用MIP。

      中等純正的117是用在通用的電子產(chǎn)品來的,高端的107純度可以比他高三倍,雜質(zhì)含量小三倍,是用在高端的手機里的,就是比較領先的這些電子產(chǎn)品里面。

      下面我再給大家講一下三元里面的結(jié)果,還是同樣的,從它電極的導電率來看,傳統(tǒng)的一般是用2%到4%的這樣一個碳黑,用我們的碳管的話,可以用到0.3到0.5(對新一代的產(chǎn)品),老一代的產(chǎn)品當時用的是0.6到0.8。

      總體來說,可以省下來2%以上的非活性物質(zhì)。除了降低導電劑的用量以外,其實我們還帶有一種功能化的導電劑,它其實對這個電極的內(nèi)聚力也可以有很好的提升,它的粘結(jié)劑也可以減少很多,客戶非常明顯的看到能量的提升。

      剛才已經(jīng)講過了,用對稱電極的內(nèi)阻來判斷一下,基本上用了將近一半的碳管來代替我們老一代的碳管,就可以達到或者是比老一代的產(chǎn)品內(nèi)阻產(chǎn)生更好的一個效果。

      這是在扣電(音)里面的倍率結(jié)果,也是用了更少的新一代的產(chǎn)品。我們的導電有效性LB117是最好的,是遠遠好于老一代產(chǎn)品和super-P這個產(chǎn)品。

      這個是很細的導電網(wǎng)絡,要比傳統(tǒng)的碳黑有效得多,碳黑會凝聚在這種空隙之中,要阻擋電解液的流通,還有接觸點也沒有我們這么豐富,我們是把二次顆粒都包裹起來了,它的導電率非常有效。

      這是一個全電池的,也是在客戶那兒做的評估,大家可以看到,一個是新產(chǎn)品117可以用更少的添加量,可以用更少的鈷含量來合漿。

      這張我總結(jié)一下我們在三元碳納米管里的應用。整體來說,不僅可以提高能量,同時成本也沒有增加。

      117是一個中等程度的產(chǎn)品,107是一個高程度的產(chǎn)品。117主要是用在電動工具,還有電動自行車上,高端的可以用到電動汽車,有需要長壽命的,比如說10年壽命以上的設備上。

      這個是磷酸鐵鋰的應用,我跟大家介紹一下,從電阻來看,我們可以用1:5或者是更少的含量去代替?zhèn)鹘y(tǒng)的Super-P。

      這是一個全電池的設計,它的容量和它的內(nèi)阻都體現(xiàn)了我們新的導電劑的有效性。

      這是一種纖維狀的東西,是跟粘結(jié)劑有點類似的,可以有一個很好的循環(huán)過程。

      下面介紹一下石墨烯的產(chǎn)品,純的石墨烯電阻是比較差的,它那個倍率也略差一點,其實石墨烯是一個二維材料,另外一點,它本身有可能會阻擋離子的通道。我們現(xiàn)在有一款混合的產(chǎn)品,是我們開發(fā)出來的石墨烯加上新的一代最有效的碳管復合出來的,這個結(jié)果相當?shù)暮?,我們從上個月也是剛剛拿到了大客戶的訂單,也正在商量,也得到的業(yè)界的認可。

      這個是在客戶里評估的結(jié)果,就是我們的復合漿料石墨烯和碳納米管。

      我簡單過一下吧!這是我們公司的簡介,我們是07年成立的,是一個風投投資的一個創(chuàng)業(yè)公司,經(jīng)過8到9年的發(fā)展,2011年開始把這個中心建在鎮(zhèn)江,之前是在北京,現(xiàn)在鎮(zhèn)江已經(jīng)超過了60畝地,今年的產(chǎn)能可以達到600噸的碳管和6000噸的漿料。

      我們公司有5個海外歸來的博士,還有9個理工科的碩士,還加上一些實驗員和工作人員。我們的專利有25。我們也是很積極的參加了這個行業(yè)的標準,包括我們早期已經(jīng)拿到的國家的一個碳管標準和現(xiàn)在正在做的一個國家漿料方面的工作。

      我們公司的發(fā)展剛才也提到了,09年有產(chǎn)品,11年是在鎮(zhèn)江開始做,14年基本上收支平衡了,去年我們的銷售已經(jīng)差不多到1億人民幣了,今年我們希望能夠全面成為一個一級供應商,對我們現(xiàn)有的動力電池還有現(xiàn)在電動汽車這個行業(yè)成為一個主流的導電機的供應商,并且在日韓已經(jīng)開始有初步的很好的反饋,也有一些訂單了。

      我們已經(jīng)開發(fā)了三款主要的碳納米管產(chǎn)品,最后我們還是想進一步開發(fā)更細、更長的碳管,我們叫它是2000系列的,比現(xiàn)在新一代可能會降低一半的直徑,它的用量會降低一半,或者是更少,以達到更好的性能。

      我的報告就這么多,謝謝大家!

     

      主持人:由于時間的關系,大家可以提一個問題。

     

      提問:石墨烯有多少層厚?

     

      毛鷗:是10到15層,厚度是3到5個納米。


    稿件來源: 電池中國網(wǎng)
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