緩解“充電焦慮”,材啟新材料超級快充石墨烯導(dǎo)電劑有望加速超級快充時(shí)代到來? ? ??

近年來,國內(nèi)新能源汽車的生產(chǎn)量和銷量雙雙迎來增長,我國已成為全球最大的新能源汽車市場。

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作者丨何足道        編輯丨何足道

出品丨百聲·止戈見聞百聲工作室
近年來,國內(nèi)新能源汽車的生產(chǎn)量和銷量雙雙迎來增長,我國已成為全球最大的新能源汽車市場。隨著新能源汽車的保有量不斷增加,“充電慢”的問題開始日益凸顯,一定程度上制約著其進(jìn)一步發(fā)展,如何從技術(shù)上解決這一難題,新能源企業(yè)都進(jìn)行了不同程度的探索。近日,深圳材啟新材料有限公司(下稱“材啟”)研發(fā)了一款新產(chǎn)品——超級快充石墨烯導(dǎo)電劑,從技術(shù)上解決了上述所說“充電焦慮”的行業(yè)難題,有望改變改變當(dāng)前“充電焦慮”的現(xiàn)狀。材啟創(chuàng)始人黎劍輝,博士畢業(yè)于西安交通大學(xué),在香港理工大學(xué)做的博士后研究員,目前負(fù)責(zé)公司的整體運(yùn)營及產(chǎn)品研發(fā),長期從事石墨烯材料的研究,并帶領(lǐng)材啟研發(fā)團(tuán)隊(duì)突破了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)高質(zhì)量石墨烯的技術(shù),對“新材料之王”石墨烯的應(yīng)用有著相當(dāng)深刻的理解和洞察。“超級快充石墨烯導(dǎo)電劑”這一新材料目前已完成量產(chǎn)中試實(shí)驗(yàn),即刻就要進(jìn)入真正的量產(chǎn)交付階段。同時(shí),材啟獲得了資本市場的熱捧,目前已經(jīng)完成第一輪近千萬元的融資。在新能源行業(yè)和新材料行業(yè),材啟還受到行業(yè)的高度認(rèn)可與好評。更值得慶幸的是,材啟的這一高新技術(shù)新成果,漸漸為政府所矚目。

目前,提高鋰離子電池倍率性能的方法主要包括材料選擇、配方優(yōu)化、電池結(jié)構(gòu)的選擇、提高電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率、降低鋰離子電池的內(nèi)阻等。其中,在正極活性材料內(nèi)部添加高電導(dǎo)率的導(dǎo)電劑,可降低活性材料與正極基體/集電器之間的接觸電阻,并提高正極材料的電導(dǎo)率,提高倍率性能。

與鋰離子電池的傳統(tǒng)導(dǎo)電劑相比,石墨烯導(dǎo)電劑具有更加優(yōu)異的導(dǎo)電性(石墨烯的理論電導(dǎo)率為106S/m)和超快速的二維平面?zhèn)鬟f特性,以及非常小的堆積密度。材啟研發(fā)的超級快充石墨烯導(dǎo)電劑有望改變充電慢的行業(yè)現(xiàn)狀,加速超級快充時(shí)代的到來。

1. 超級快充石墨烯導(dǎo)電劑粉體材啟超級快充石墨烯導(dǎo)電劑在商用LiFePO4正極的性能測試中,展示了優(yōu)異的快充性能。以商用LiFePO4作為活性材料,材啟研發(fā)的石墨烯作為超級快充導(dǎo)電劑,PVDF作為粘結(jié)劑制備電極。在10 C、15 C、20 C和25 C超高倍率下穩(wěn)定循環(huán)80圈,分別展示了162.2、144.9、130.4和 129.1 mAh g-1的極其穩(wěn)定的超級快充可逆比容量 (如圖1)。 

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圖1. 商用LiFePO4正極使用材啟超級快充石墨烯導(dǎo)電劑在10 C、15 C、20 C和25 C高倍率下的循環(huán)性能圖

具體的,電極分別以10 C、15 C和20 C超高倍率充電,在300 s、240 s和180 s時(shí)充電比容量分別可達(dá)152.2 mAh g-1、144.1 mAh g-1和145.1 mAh g-1,此時(shí)充電比容量分別已達(dá)理論比容量的89.5%、84.7%和85.3%,然后再以0.1 C低倍率恒壓充電,分別繼續(xù)充電15 min、11 min和13 min后充電比容量高達(dá)169 mAh g-1、165.6 mAh g-1和168.2 mAh g-1,此時(shí)充電比容量分別達(dá)到了理論比容量的99.4%、97.4%和98.9%(如圖2),并且在3 C高倍率恒流充放電下循環(huán)310圈后比容量幾乎無衰減,容量保持率高達(dá)87.7%(如圖3),展示了超級的快充性能和優(yōu)異的循環(huán)性能。

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圖2. 商用LiFePO4正極使用材啟超級快充石墨烯導(dǎo)電劑

在10 C、15 C和20 C高倍率下的充放電速度圖

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圖3. 商用LiFePO4正極使用材啟超級快充石墨烯導(dǎo)電劑

在10 C、15 C、20 C和25 C高倍率下的循環(huán)性能圖

材啟創(chuàng)始人黎博士表示,導(dǎo)電劑的作用是提高電子電導(dǎo)率,降低內(nèi)阻和極化,從而有效提高鋰離子在電極材料間的遷移速率,提升電化學(xué)性能。材啟超級快充石墨烯導(dǎo)電劑作為新型導(dǎo)電劑,以石墨烯獨(dú)特的二維層狀結(jié)構(gòu)與活性物質(zhì)呈面與點(diǎn)接觸(如圖4),極大的增加了與活性物質(zhì)的接觸面積,實(shí)現(xiàn)在電極上“長程”導(dǎo)電,保證電子的快速傳輸,實(shí)現(xiàn)鋰離子電池極高倍率充電,同時(shí)最大化地發(fā)揮導(dǎo)電劑的作用,減少導(dǎo)電劑的用量,可更多地使用活性物質(zhì),提升鋰離子電池容量。

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圖4. 商用LiFPO4/超級快充石墨烯導(dǎo)電劑/PVDF電極

以15 C高倍率循環(huán)370圈后的非原位FESEM圖像

2. 超級快充石墨烯導(dǎo)電漿料

材啟新材料將石墨烯配制成超級快充石墨烯導(dǎo)電漿料,以商用LiCoO2作為活性材料,超級快充石墨烯導(dǎo)電漿料作為導(dǎo)電劑,PVDF作為粘結(jié)劑制備電極,在5 C、10 C和15 C下測試高倍率性能。

在5 C倍率下恒流充電11 min比容量達(dá)164.2 mAh g-1,然后再進(jìn)行恒壓充電27 min比容量可達(dá)185.4 mAh g-1。

10 C倍率下恒流充電6 min比容量達(dá)158 mAh g-1,然后再進(jìn)行恒壓充電41 min比容量可達(dá)187.4 mAh g-1。

15 C倍率下恒流充電4 min比容量達(dá)140 mAh g-1,然后再進(jìn)行恒壓充電24 min比容量可達(dá)183 mAh g-1,(如圖5)。

測試結(jié)果表明制備的電極展示了超級的快充性能,高倍率恒流充電部分的比容量已基本達(dá)到LiCoO2的實(shí)際比容量(約140 mAh g-1)。

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圖5. 商用LiCoO2正極使用材啟超級快充石墨烯導(dǎo)電漿料

在5 C、10 C和15 C高倍率下的充放速度圖

因此,從鋰離子電池的上游材料導(dǎo)電劑來看,材啟超級快充石墨烯導(dǎo)電劑性能更好,且更具備成本優(yōu)勢。

材啟看準(zhǔn)了超級快充導(dǎo)電劑的市場,材啟超級快充石墨烯導(dǎo)電劑在超級快充上會促使新能源電池領(lǐng)域在材料級別的進(jìn)一步突破,從而真正實(shí)現(xiàn)高倍率超級快充,緩解當(dāng)下的 “充電焦慮”,提高充電效率,加速超級快充時(shí)代的到來。

「全文完

 

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