宗军:基于高密度化石墨烯的锂离子电容器
发布时间:2018-05-24 10:54:00
关键词:CIBF2018

CI2A2804_副本.jpg


5月24日,CIBF2018 第十三届中国国际电池技术交流会展览会在深圳会展中心开幕。化学与物理电源重点实验室、天津电源研究所宗军博士在技术交流会上发表主题演讲。以下是演讲正文:


我讲一下我们组研究的具体部分工作,报告的题目是基于高密度化石墨烯的锂离子电容器。报告主要是从这五个方面展开,首先给大家介绍一下背景,然后是介绍我们对石墨烯材料制备的相关研究,这部分主要是分两部分,一部分是普通化石墨烯,另一部分是高密度化石墨烯的制备,再一个就是我们的机理研究,另外是机械研究。


对于石墨烯材料来说,大家都耳熟能详了,学化学的人都知道结构决定形式,它的性质非常独特,超大的比表面积,光学性质、电学性质都非常好。制备方法,无非就是两种,从上而下和从下而上。从上而下理解很简单,以石墨为原料,经过剥层得到石墨烯。


在很多电池体系都有一定的应用潜力,实际能不能应用感觉还不是特别成熟。我在这儿只评价锂离子电池和电容器的应用,在锂离子电池当中无非就两种,一种是导电,这个问题就是性价比问题。另一个是作为负极,可能缺点更加明显,因为密度很低,而且不稳定效率很高,作为负极材料是非常忌讳的一点。我个人认为石墨烯锂离子电池的应用不是很成熟,我们看好的是在电容器的应用。如果电容器当中低正极密度解决不了也无法真正的应用,而我们的研究工作正是基于这一点。


我们选的体系是锂离子电容器体系,为什么选这个体系?因为它有特殊的反应机理,通过引入性能较高的材料,会有这三个特点,高能量、高功率以及长寿命,可以说是一种高能量型的电容器体系,这种体系无论是军口还是民口有一定的应用空间。


高密度石墨烯材料制备,这是我们开发的工艺,特点是快速、低成本,所制备的石墨烯材料,经过表蒸()石墨烯材料属于非系谈(谐音),基本充分剥离了,密度太低,不可能直接用在电极材料当中应用。


另一个测试也是证明制备材料是高品质的,短程有序、长城无须的材料(谐音),现在我们的制备能力跟山西煤矿合作,可以达到工艺的水平。材料虽好,但是密度太低,后续我们开发了高密度化的工艺,这个工艺跟预处理的瓜藤石墨烯处理以后,工艺条件非常简单,在一般实验室可以制备20次以上批次。


经过高密度化处理以后并没有改变瓜藤石墨烯非惊叹(谐音)的特性,无序对接的劲头度(谐音)增加了。经过结构分析发现,孔分布以及孔尺寸大小对材料的性能是至关重要的,如果孔洞适合电能充分进入,可以充分的发挥性能。因为没有靠密度化处理使能量降低,反而能量有所提高,这是我们最终的目标。


经过工艺的调试,还有原料的筛选,最终的密度可以做到0.7公斤/升,可以达到电极材料的指标。为了很好的理解反应过程,我们对机理做了分析,文献中普遍认为锂离子呈现的部分,我们部分认同,我们认同()我们认为不但包括锂离子的过程,还包括()发现能量急剧下降,这个容量衰减是由缺陷引起还是光亮团引起的,通过测试无法确定,所以我们做了电子(22)将石墨烯材料做适度的氧化,能量可以提高。证明了在这个过程中,能量发挥的主要因素是少量的光亮团,但不是那些缺陷,但缺陷是有一定作用的。


结合一些锂化和电化学的表征,在石墨烯单独反应过程当中,不但包括锂离子的洗脱副还包括阴离子的洗脱副(谐音),我们进行了详实的测试证明我们的猜想。


我们开发了低温()是非常有效的普遍石墨烯材料的有效方法,制备能力可以达到公斤级。密度可以达到0.7以上,能量非常可观,影响性能的是孔结构以及微观结构,以及少量的光亮团(谐音),对于机理方面,在石墨烯的()同样涉及到阴离子的洗脱副(谐音)的过程。最后我们做的实验室和其间容量密度可以突破40瓦时/公斤。


提问:电容器可以做到40瓦时/公斤以上,还是不错的结果,用高密度的石墨烯,前面工艺相对比较复杂,我们有膨胀石墨,它的效果怎么样?


宗军:还是有序的状态,层间距更打了,能量没有那么高,相当于一张撕碎了再压实。


提问:这个工作很有趣的一点就是,比能量跟功率之间的()你觉得最好到哪里?是40瓦时/公斤可以达到极限还是?


宗军:不是极限,这个实验只是初步的,可以进一步提高。


提问:孔序影响你的功率,但是你的能量会提高,所以中间一定是一个c of,最好的极限在哪里?


宗军:我感觉40瓦时/公斤不是极限,功率可以突破万瓦/公斤,40瓦时/公斤不太急进的说可以达到50瓦时/公斤。


(根据速记整理,未经嘉宾审阅)


稿件来源: 电池中国网
相关阅读:
发布
验证码:
Baidu
map