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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
發布時間:2016-05-26 14:47:11
關鍵詞:CIBF2016鋰電池電池材料

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   毛鷗:大家好!雖然我寫的也都是英文的,但是現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品,還有碳納米管,新開發的石墨烯產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,大概已經有3個碳納米管的產品商業化了。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品的開發以及應用結果。

  我們現在主要講的是漿料這部分。目前在鋰電界已經受到廣泛的應用了。

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

  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。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的導電極用我們碳納米管的產品來代替的時候他們相互之間的比較。

  傳統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就可以代替傳統的碳黑。

  我們老一代的以前推薦的配方在0.6、0.7這樣,經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化的公司,現在在國內甚至是世界范圍內也是領先的電池公司都已經在廣泛的采用了。它的優點就是說可以用很少量的碳納米管來替代傳統的碳黑材料。

  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換的阻抗。我們現在新的碳管,基本上已經比上一代碳管的有效率又提高了一倍。當然比傳統的更是要好了大概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的。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,像一個魚網一樣,可以形成一個非常好的網絡,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伏鈷酸鋰的結果,在我們客戶那兒做的真正的這種生產或者是中式的這種電池,我們也可以看到,也是比較這兩個產品吧!一個是老的100的,一個是117的,可以用一半現有的碳管產品來代替原來老的產品。

  你合漿的話也可以節省很多的費用,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,從傳統的2%左右可以降到0.3、0.4,粘結劑可以減少一半,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品來的,高端的107純度可以比他高三倍,雜質含量小三倍,是用在高端的手機里的,就是比較領先的這些電子產品里面。

  下面我再給大家講一下三元里面的結果,還是同樣的,從它電極的導電率來看,傳統的一般是用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(對新一代的產品),老一代的產品當時用的是0.6到0.8。

  總體來說,可以省下來2%以上的非活性物質。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聚力也可以有很好的提升,它的粘結劑也可以減少很多,客戶非常明顯的看到能量的提升。

  剛才已經講過了,用對稱電極的內阻來判斷一下,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品內阻產生更好的一個效果。

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

  這個是很細的導電網絡,要比傳統的碳黑有效得多,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品,107是一個高程度的產品。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傳統的Super-P。

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

  這是一種纖維狀的東西,是跟粘結劑有點類似的,可以有一個很好的循環過程。

  下面介紹一下石墨烯的產品,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。我們現在有一款混合的產品,是我們開發出來的石墨烯加上新的一代最有效的碳管復合出來的,這個結果相當的好,我們從上個月也是剛剛拿到了大客戶的訂單,也正在商量,也得到的業界的認可。

  這個是在客戶里評估的結果,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業公司,經過8到9年的發展,2011年開始把這個中心建在鎮江,之前是在北京,現在鎮江已經超過了60畝地,今年的產能可以達到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的標準,包括我們早期已經拿到的國家的一個碳管標準和現在正在做的一個國家漿料方面的工作。

  我們公司的發展剛才也提到了,09年有產品,11年是在鎮江開始做,14年基本上收支平衡了,去年我們的銷售已經差不多到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,對我們現有的動力電池還有現在電動汽車這個行業成為一個主流的導電機的供應商,并且在日韓已經開始有初步的很好的反饋,也有一些訂單了。

  我們已經開發了三款主要的碳納米管產品,最后我們還是想進一步開發更細、更長的碳管,我們叫它是2000系列的,比現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
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