彭立祥：混合聚苯胺/石墨烯納米復(fù)合物電池材料的協(xié)同電荷遷移機(jī)理
圖為銀旺科技股份有限公司彭立祥博士
彭立祥：謝謝主持人，我是代表銀旺公司來(lái)這邊跟各位做一個(gè)報(bào)告。我們是一家臺(tái)灣的公司，已經(jīng)拿到專利了。我們希望通過(guò)這樣一個(gè)研發(fā)來(lái)跟各位做一個(gè)技術(shù)交流。
我們會(huì)針對(duì)我們的研究目的、研究的對(duì)象來(lái)做結(jié)論。
我們公司很小，也沒(méi)有辦法提供一些我們公司內(nèi)部研發(fā)真正的成果。我們?cè)谘芯績(jī)?nèi)容上雖然是一個(gè)小單位，但是也希望透過(guò)這項(xiàng)研發(fā)看看有沒(méi)有機(jī)會(huì)在這個(gè)電池上面占有一點(diǎn)點(diǎn)的位置。
我們這個(gè)研究，我們希望研究的東西很好，就像我一樣，頭發(fā)都白了，但是也沒(méi)有非常白，即使是這樣我還可以代替公司來(lái)做這場(chǎng)演講，我們的領(lǐng)導(dǎo)在下面。給大家介紹一下，很難得來(lái)內(nèi)地做演講，我這輩子已經(jīng)有十幾年沒(méi)有做過(guò)演講了。
我們的電池就是壽命一定要長(zhǎng)、好用，但是電池的基本核心，它的能量損耗是不可逆的，在這種條件之下我們?cè)趺醋屗麄€(gè)電池的系統(tǒng)能夠穩(wěn)定下來(lái)？我們?yōu)榱私鉀Q這樣一個(gè)能力的損失，我們就想到了，整個(gè)電池系統(tǒng)里面5G材料這一塊我們能參與的并不多，因?yàn)橘Y金非常少，怎么樣來(lái)做這件事？我們公司有開發(fā)納米復(fù)合材料。
在這個(gè)過(guò)程里面我們覺(jué)得有這個(gè)機(jī)會(huì)，透過(guò)這個(gè)電池會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)的現(xiàn)象，我們是不是可以試圖用這個(gè)新材料去改善它SEI的現(xiàn)象，是不是內(nèi)阻抗里面可以獲得一些回響？主要是在這里，所以我們希望來(lái)改變它電化學(xué)的性質(zhì)。所以我們是透過(guò)CV跟EVI的特性來(lái)做一些表現(xiàn)。
我們選用的是多層石墨烯，我們是商業(yè)化買來(lái)了，也許不是真正的石墨烯。但是石墨烯經(jīng)過(guò)活化以后表面的層狀的東西會(huì)是一個(gè)很好的容器。我們透過(guò)合成的手段也可以達(dá)到一個(gè)分散的效果。
我們經(jīng)過(guò)合成的手段可以看出來(lái)，它會(huì)把導(dǎo)電器拉到一個(gè)最佳的條件上。
這個(gè)是我們買的石墨烯的材料，我們得到了這樣一個(gè)圖形。它的顆粒變化就像我們現(xiàn)在SIE的圖形一樣。從這個(gè)涂布的現(xiàn)象來(lái)看，這是在正極材料上的特性。至于說(shuō)我們這個(gè)納米材料本身，我們可以證明，也真的是達(dá)到了一個(gè)多層次的這種層狀材料。
我們分別針對(duì)三個(gè)材料來(lái)進(jìn)行，一個(gè)是NCM的材料，另外一個(gè)是鋰鐵材料，第三個(gè)是鋰鈷材料。
我們?cè)贜CM的材料里面我們可以看到，離子的傳導(dǎo)特性加入到石墨烯的材料里面，可以達(dá)到最佳的一個(gè)現(xiàn)象，使離子傳導(dǎo)跟電子傳導(dǎo)達(dá)到一個(gè)最佳平衡的狀態(tài)。
這個(gè)是EIS的圖形，我們可以看出來(lái)，加一帕的石墨烯，我們?cè)诩t色的那個(gè)圖樣里面可以看到，它的電極片的電阻達(dá)到最低，擴(kuò)散系數(shù)也可以降到一個(gè)很低的程度。
我們從NCM的圖形里面可以看出來(lái)，它的放電效果、充電效果都可以達(dá)到一個(gè)非常穩(wěn)定的現(xiàn)象。
這樣的一個(gè)內(nèi)容里面，我們明顯的從0.5C到5C之間，它的容量都可以得到一個(gè)很好的提升。放電效果在起始放電的下面也有一個(gè)很好的現(xiàn)象。我們?cè)阡囪F材料里面里研究一下，我們還是選擇一帕的石墨烯材料來(lái)做，我們可以看到這個(gè)電子傳導(dǎo)的現(xiàn)象明顯可以得到提升。
充放電的圖形中也可以看出這樣一個(gè)現(xiàn)象。紅色的文字可以看出來(lái)，在起始的定位上，或者是所謂的能量充電上都可以得到一個(gè)很大的提升。
我們透過(guò)這個(gè)研究來(lái)看看它有沒(méi)有好的現(xiàn)象，這個(gè)材料全部都是商業(yè)化的產(chǎn)品，不是我們開發(fā)的，我們只是放入1帕的材料進(jìn)去看它的現(xiàn)象。我們可以明顯的看出來(lái)，它的電核離子的轉(zhuǎn)移現(xiàn)象明顯提升了。
在這個(gè)圖形里面我們也可以看出來(lái)，在紅色部分1帕的條件之下，也有2帕的，最佳的還是1帕的，這樣才可以讓石墨烯的材料達(dá)到最佳的條件。
這是充電的部分，它的可逆性是可以得到提升的。
從它充電的效果里面我們可以看出來(lái)，它可以充到2C、3C。在放電的部分，我們可以看出來(lái)這個(gè)差異是非常大的，如果在這種條件之下，3C應(yīng)該是可以用的。
從這個(gè)測(cè)試?yán)锩妫覀兛闯鰜?lái)了，它的擴(kuò)散加入以后，明顯得到了提升。
從它的壽命來(lái)看，我們有故意做加法實(shí)驗(yàn)，我們做到4.5來(lái)看它測(cè)試的結(jié)果，每10次來(lái)看一下它的現(xiàn)象，來(lái)看一下它的變化如何。
充到4.2跟4.5的方方位明顯可以看出來(lái)，電極的阻抗明顯降低了很多。從4.5也可以看出來(lái)。我們把這個(gè)數(shù)據(jù)整合一下，這邊是離子擴(kuò)散的部分，添加了我們的材料之后這個(gè)效果可以明顯的降下來(lái)。
我們?cè)侔袳S測(cè)試的圖，把它的資料拿出來(lái)看一下，從第10次一直到50次，所以ES這樣的分析中我們可以看出來(lái)，我們看一下SEI的阻抗，我們發(fā)現(xiàn)加入我們這個(gè)材料的時(shí)候，充到4.2的時(shí)候是明顯降低了。
如果充到4.5，我相信材料內(nèi)部一定產(chǎn)生相變化了，你可以看出來(lái)，SEI4.5到4.25的話，如果不加的話SEI的變化是不大的，但是如果加入的話明顯降低了很多。我們從這邊可以看出來(lái)，我們石墨烯的加入在1帕的條件之下，做什么事情，你改變了一些事情之后有可能全部都破壞掉了。從這里面我們可以看出來(lái)，它在電核轉(zhuǎn)移這里可以達(dá)到一個(gè)最佳的平衡，增加他充放電的效果。
0.5C的放電圖形，抽出來(lái)它循環(huán)的次數(shù)，感覺(jué)這個(gè)能量會(huì)更穩(wěn)定、會(huì)更高。如果是改成在1C的條件之下，我們的效果會(huì)更好，如果改成到2C的話，差異就會(huì)更大。
如果做到3C的話，我們從這個(gè)放電的定位跟它的充放電效果里看，這個(gè)差異明顯很大。
我們做一個(gè)總結(jié)，我們這樣一個(gè)電池添加這樣的納米復(fù)合材料進(jìn)去，明顯的可以形成一個(gè)新的SEI層。從阻抗分析來(lái)可以看處理，在離子傳導(dǎo)這里可以達(dá)到一個(gè)比較好的結(jié)果。
我們的添加量大概是1帕左右，但是說(shuō)小于3帕以內(nèi)也是要看一下你的材料的屬性。另外一類是降低溶解性。
最后，從EIS的分析里面我們可以看出來(lái)，它的電核轉(zhuǎn)移，作用轉(zhuǎn)移現(xiàn)象明顯的可以達(dá)到一個(gè)最佳化的結(jié)果，使我們這樣一個(gè)材料在安全性上面，也許會(huì)有一個(gè)機(jī)會(huì)。
提問(wèn)：在陰極上的氧化性你有考慮到嗎？
彭立祥：我們沒(méi)有去做詳細(xì)的分析。
提問(wèn)：我覺(jué)得這個(gè)可以明顯反應(yīng)出氧化特征，你要用真的石墨電極去做負(fù)極，完了以后用這個(gè)去做你的正極。如果有氧化反應(yīng)的話就會(huì)非常的明顯，尤其是在高溫底下。跑你而來(lái)林（音）一般是比較容易被氧化的。
彭立祥：就算是石墨烯也是一樣的。我沒(méi)有做過(guò)實(shí)驗(yàn)，因?yàn)槲覀儧](méi)有任何資源做這樣的實(shí)驗(yàn)，如果有這樣的實(shí)驗(yàn)，我就會(huì)有一堆的資料，但是我們沒(méi)有做。完全在無(wú)資源的下做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，所以我們只能做電化學(xué)分析，告訴你會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象。
我們公司希望，我這個(gè)老頭子可以上來(lái)講一下，也許大家也可以做一個(gè)合作，我可以把我們的材料拿來(lái)給貴單位做一下分析，看看結(jié)果會(huì)怎么樣，甚至我們希望說(shuō)，有機(jī)會(huì)找1860也來(lái)做一下。
我們從一個(gè)材料的穩(wěn)定性來(lái)看，我們?nèi)慷加蒙虡I(yè)化的產(chǎn)品。我希望以后有機(jī)會(huì)也可以進(jìn)一步的合作。
提問(wèn)：我想確認(rèn)一件事，你降低阻抗，那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果是基于同樣重量的電極還是表面積？
彭立祥：我們是在同樣的厚度，我們是固定的。因?yàn)樗念w粒態(tài)小了，所以我們也做了很久。我真的拿出來(lái)給人家看，人家說(shuō)你做這個(gè)實(shí)驗(yàn)又沒(méi)有經(jīng)過(guò)真實(shí)的驗(yàn)證，怎么就說(shuō)你好呢？
現(xiàn)在在臺(tái)灣來(lái)看，電池已經(jīng)做的很少了，全部被打敗了，沒(méi)有資金就不要談了。我覺(jué)得研究其實(shí)是很簡(jiǎn)單的，有腦袋沒(méi)有錢，一點(diǎn)辦法都沒(méi)有，你要從想象中去找出你的辦法出來(lái)。
在2、30年前做研究的時(shí)候，連爐子都要自己做，哪有設(shè)備來(lái)分析，可是現(xiàn)在的設(shè)備這么多，可是我們拿不到，如果我在臺(tái)灣大學(xué)的話我就會(huì)很不一樣了。我就是這樣介紹一下，看看大家有沒(méi)有興趣來(lái)做合作，謝謝！
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