彭立祥:混合聚苯胺/石墨烯纳米复合物电池材料的协同电荷迁移机理
发布时间:2016-05-27 15:58:00
关键词:CIBF2016石墨烯

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图为银旺科技股份有限公司彭立祥博士

   彭立祥:谢谢主持人,我是代表银旺公司来这边跟各位做一个报告。我们是一家台湾的公司,已经拿到专利了。我们希望通过这样一个研发来跟各位做一个技术交流。

  我们会针对我们的研究目的、研究的对象来做结论。

  我们公司很小,也没有办法提供一些我们公司内部研发真正的成果。我们在研究内容上虽然是一个小单位,但是也希望透过这项研发看看有没有机会在这个电池上面占有一点点的位置。

  我们这个研究,我们希望研究的东西很好,就像我一样,头发都白了,但是也没有非常白,即使是这样我还可以代替公司来做这场演讲,我们的领导在下面。给大家介绍一下,很难得来内地做演讲,我这辈子已经有十几年没有做过演讲了。

  我们的电池就是寿命一定要长、好用,但是电池的基本核心,它的能量损耗是不可逆的,在这种条件之下我们怎么让它整个电池的系统能够稳定下来?我们为了解决这样一个能力的损失,我们就想到了,整个电池系统里面5G材料这一块我们能参与的并不多,因为资金非常少,怎么样来做这件事?我们公司有开发纳米复合材料。

  在这个过程里面我们觉得有这个机会,透过这个电池会产生反应的现象,我们是不是可以试图用这个新材料去改善它SEI的现象,是不是内阻抗里面可以获得一些回响?主要是在这里,所以我们希望来改变它电化学的性质。所以我们是透过CV跟EVI的特性来做一些表现。

  我们选用的是多层石墨烯,我们是商业化买来了,也许不是真正的石墨烯。但是石墨烯经过活化以后表面的层状的东西会是一个很好的容器。我们透过合成的手段也可以达到一个分散的效果。

  我们经过合成的手段可以看出来,它会把导电器拉到一个最佳的条件上。

  这个是我们买的石墨烯的材料,我们得到了这样一个图形。它的颗粒变化就像我们现在SIE的图形一样。从这个涂布的现象来看,这是在正极材料上的特性。至于说我们这个纳米材料本身,我们可以证明,也真的是达到了一个多层次的这种层状材料。

  我们分别针对三个材料来进行,一个是NCM的材料,另外一个是锂铁材料,第三个是锂钴材料。

  我们在NCM的材料里面我们可以看到,离子的传导特性加入到石墨烯的材料里面,可以达到最佳的一个现象,使离子传导跟电子传导达到一个最佳平衡的状态。

  这个是EIS的图形,我们可以看出来,加一帕的石墨烯,我们在红色的那个图样里面可以看到,它的电极片的电阻达到最低,扩散系数也可以降到一个很低的程度。

  我们从NCM的图形里面可以看出来,它的放电效果、充电效果都可以达到一个非常稳定的现象。

  这样的一个内容里面,我们明显的从0.5C到5C之间,它的容量都可以得到一个很好的提升。放电效果在起始放电的下面也有一个很好的现象。我们在锂铁材料里面里研究一下,我们还是选择一帕的石墨烯材料来做,我们可以看到这个电子传导的现象明显可以得到提升。

  充放电的图形中也可以看出这样一个现象。红色的文字可以看出来,在起始的定位上,或者是所谓的能量充电上都可以得到一个很大的提升。

  我们透过这个研究来看看它有没有好的现象,这个材料全部都是商业化的产品,不是我们开发的,我们只是放入1帕的材料进去看它的现象。我们可以明显的看出来,它的电核离子的转移现象明显提升了。

  在这个图形里面我们也可以看出来,在红色部分1帕的条件之下,也有2帕的,最佳的还是1帕的,这样才可以让石墨烯的材料达到最佳的条件。

  这是充电的部分,它的可逆性是可以得到提升的。

  从它充电的效果里面我们可以看出来,它可以充到2C、3C。在放电的部分,我们可以看出来这个差异是非常大的,如果在这种条件之下,3C应该是可以用的。

  从这个测试里面,我们看出来了,它的扩散加入以后,明显得到了提升。

  从它的寿命来看,我们有故意做加法实验,我们做到4.5来看它测试的结果,每10次来看一下它的现象,来看一下它的变化如何。

  充到4.2跟4.5的方方位明显可以看出来,电极的阻抗明显降低了很多。从4.5也可以看出来。我们把这个数据整合一下,这边是离子扩散的部分,添加了我们的材料之后这个效果可以明显的降下来。

  我们再把ES测试的图,把它的资料拿出来看一下,从第10次一直到50次,所以ES这样的分析中我们可以看出来,我们看一下SEI的阻抗,我们发现加入我们这个材料的时候,充到4.2的时候是明显降低了。

  如果充到4.5,我相信材料内部一定产生相变化了,你可以看出来,SEI4.5到4.25的话,如果不加的话SEI的变化是不大的,但是如果加入的话明显降低了很多。我们从这边可以看出来,我们石墨烯的加入在1帕的条件之下,做什么事情,你改变了一些事情之后有可能全部都破坏掉了。从这里面我们可以看出来,它在电核转移这里可以达到一个最佳的平衡,增加他充放电的效果。

  0.5C的放电图形,抽出来它循环的次数,感觉这个能量会更稳定、会更高。如果是改成在1C的条件之下,我们的效果会更好,如果改成到2C的话,差异就会更大。

  如果做到3C的话,我们从这个放电的定位跟它的充放电效果里看,这个差异明显很大。

  我们做一个总结,我们这样一个电池添加这样的纳米复合材料进去,明显的可以形成一个新的SEI层。从阻抗分析来可以看处理,在离子传导这里可以达到一个比较好的结果。

  我们的添加量大概是1帕左右,但是说小于3帕以内也是要看一下你的材料的属性。另外一类是降低溶解性。

  最后,从EIS的分析里面我们可以看出来,它的电核转移,作用转移现象明显的可以达到一个最佳化的结果,使我们这样一个材料在安全性上面,也许会有一个机会。

 

  提问:在阴极上的氧化性你有考虑到吗?

    彭立祥:我们没有去做详细的分析。

  提问:我觉得这个可以明显反应出氧化特征,你要用真的石墨电极去做负极,完了以后用这个去做你的正极。如果有氧化反应的话就会非常的明显,尤其是在高温底下。跑你而来林(音)一般是比较容易被氧化的。

  彭立祥:就算是石墨烯也是一样的。我没有做过实验,因为我们没有任何资源做这样的实验,如果有这样的实验,我就会有一堆的资料,但是我们没有做。完全在无资源的下做这个实验,所以我们只能做电化学分析,告诉你会发生什么现象。

  我们公司希望,我这个老头子可以上来讲一下,也许大家也可以做一个合作,我可以把我们的材料拿来给贵单位做一下分析,看看结果会怎么样,甚至我们希望说,有机会找1860也来做一下。

  我们从一个材料的稳定性来看,我们全部都用商业化的产品。我希望以后有机会也可以进一步的合作。

  提问:我想确认一件事,你降低阻抗,那么实验结果是基于同样重量的电极还是表面积?

     彭立祥:我们是在同样的厚度,我们是固定的。因为它的颗粒态小了,所以我们也做了很久。我真的拿出来给人家看,人家说你做这个实验又没有经过真实的验证,怎么就说你好呢?

  现在在台湾来看,电池已经做的很少了,全部被打败了,没有资金就不要谈了。我觉得研究其实是很简单的,有脑袋没有钱,一点办法都没有,你要从想象中去找出你的办法出来。

  在2、30年前做研究的时候,连炉子都要自己做,哪有设备来分析,可是现在的设备这么多,可是我们拿不到,如果我在台湾大学的话我就会很不一样了。我就是这样介绍一下,看看大家有没有兴趣来做合作,谢谢!


稿件来源: 电池中国网
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