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麻省固体能源胡启朝:制作高能量密度超安全的电池

来源:中国电池杂志-中国电池网作者:武月 杨阳  2014-11-15 12:04点击: 二维码
【导读】在成都召开的2014年第二届中国(成都)锂电新能源产业国际高峰论坛上,麻省固体能源公司创始人胡启朝做了《制作高能量密度超安全性的电池》的专题报告。

麻省固体能源胡启朝:制作高能量密度超安全的电池

中国电池杂志-中国电池网11月15日讯(武月 杨阳 成都报道)在成都召开的2014年第二届中国(成都)锂电新能源产业国际高峰论坛上,麻省固体能源公司创始人胡启朝做了《制作高能量密度超安全性的电池》的专题报告。以下是胡启朝的演讲报告:

胡启朝:大家好,我们公司是麻省固体能源公司,是一家新创公司,做的产品是固体聚合物离子液体超薄金属电池。

我们公司是2013年麻省理工学院创业企业,创始人包括我和我的导师,我的导师是2012年全球最有影响力人物之一,主要是电话学方面。主要方面是电解液,离子液体和固体聚合物电池,获得A轮风投。团队包括12名研发人员,公司总部在麻省128公路区,获得麻省理工学院全球独家专利使用权。成立于美国锂电池行业最困难最低谷的2012年,很多电池企业包括A123纷纷破产,最后却成为了第一家也是唯一一家与A123形成战略合作伙伴的创业公司,利用它们的设计节约我们的资金和时间,成为电池核心材料公司,创造了锂电池行业的“火坑里飞出的凤凰”的美好故事。

我们技术的优势,主要做超薄锂金属电池,超高能量密度,安全性能。在美国的知名的媒体上有很多报道和奖项。这是我们目前的团队,一共12个人,有两个实验室,一个是化学实验室,主要做合成材料。第二个是干燥室,湿度是0.5%。

介绍一下我们的产品,第一个优势是超高能量密度,同样的容量,一半的体积,这个照片刚才也看到了,我们的电池电芯是1337Wh/L,是传统锂离子电池的一半以上。第二个是超安全性,不含易燃易炸材料,我们的电池没有任何有机溶剂材料,我们用盐的材料来替代。整个技术,这是传统的锂离子电池,下面是LCO的正极材料,120微米左右,其中包括铝箔,隔膜是12微米左右,传统的石墨负极材料,整个电池能量密度是600Wh/L。如果正极不变,负极可以做很薄,可以从140微米到90微米,整个电芯的能量密度达到750-800Wh/L。我们开始研发的时候,问的问题就是所有的锂离子正极里,能不能保留正极,能不能把负极去掉,或者负极很薄会有什么样的问题,这是我们最早的一个出发点。所以我们把正负极之间的距离、隔膜,用我们的材料替代,会变很薄。我们第一代电池能量密度是1337Wh/L。我们的负极不同于传统的锂金属的电池,比如以前加拿大Moli公司也做过锂金属,用的电解液非常危险,经过几次爆炸之后就没有人用了。还有一种比如加州的Seeo/Avestor,作为纯物体的锂金属电池,虽然解决了安全问题,但是导致了新的问题,在手机上不能用,只能在50、60度以上才能用,手机上是不能使用的。

我们开始设计电池的时候,要求一定做高能量密度,所以用超过薄的锂金属负极。安全,用新的电解液。我们认为客户对电池里面是固体还是液体并不影响。所以我们用超薄的锂金属负极,开始的时候如果用传统的电解液EC/EMC发现是不行的,循环之后就死了。第一次是用锂子液体替代了传统的电解液。后来又发现锂金属充放电的时候形成(织锦),所以在锂金属表面涂一层固体电解质,将整个循环寿命提高到300次,这是从传统电解液到离子电解液,这是整个电池的概念,这是目前第一步,当然还有很多工作要做。比如提高整个电池的循环寿命,从300次到1000次,每平方厘米4毫安。我们的固体电解质解决电解液和锂金属的效益问题。这张表是比较传统的性能和我们的电池,同样正极的情况下,电压是3.8度左右,我们第一代是3.9,因为锂金属负极比石墨要低,所以整个电池电压要高,容量密度,电芯的传统是500至600,我们能达到1337。第一代和第二代会用传统LCO的正极材料,第三代会有负锂的正极材料,让整个电池能量更高,主要用于电动汽车。这个是在60摄氏度、48小时比较传统的电解液和我们电解液的稳定性,红色是传统的电解液,高温下非常不稳定,电池会炸,蓝色是我们自己的电解液,高温下非常稳定。这个好处是冷却系统比较复杂,成本很高,整个温度控制在45度以下,因为传统电解液不稳定。我们电池在高温下稳定,整个冷却系统更简单。我们电池的成本是传统锂离子成本的80%,能量密度是200%。如果传统锂电池是这样大,1块钱1Ah,我们会做成同样的成本1块钱,1.25Ah,并且体积小很多。

我们发展的重点是做材料不做电池,我们在电池方面没有很大优势,所以只做材料。我们做的材料主要是核心材料,主要是做正极,它们可以提供给电池组装,然后提供给最终用户。

我们公司目前从研发开始走入下一步是中试生产,我们的希望是从1990年开始日本索尼推出第一代锂离子电池之后,负极一直是石墨材料,我们虽然还有很多问题需要解决,但是希望我们的负极能够替代石墨,为下一个25年制定一个新的标准。

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