臺灣中鋼碳素化學股份有限公司陳韋志博士

　　中國電池雜志-中國電池網11月12日訊（陳語 湖北武漢直播報道）11月12日，在2015年第3屆中國（武漢）鋰電新能源產業(yè)國際高峰論壇（ABEC 2015，鋰電“達沃斯”）上，臺灣中鋼碳素化學股份有限公司陳韋志博士發(fā)表了題為《中間相負極材料于動力電池之應用》的演講報告，以下是演講報告實錄：

　　各位嘉賓大家下午好！首先感謝主辦單位的邀請，讓我們有機會來武漢這個論壇發(fā)表演講。我是來自臺灣中鋼碳素。公司是研發(fā)以及生產中間相負極材料，今天的演講主題就以“中間相負極材料于動力電池應用”來跟大家做一個報告。

　　首先介紹一下我們公司，中鋼碳素，CSCC，中鋼碳素在臺灣是屬于中鋼集團的成員之一，公司在1989年成立，在1996年正式啟動中間相這個項目，在2002年我們中間相正式量產，到現(xiàn)在十幾年的時間。在2013年我們獲得了ISOTS16949的認證。在去年我們在常州成立我們的子公司，為國內的客戶來服務。

　　我們母公司中鋼CSC，在臺灣是最大的供應商，研發(fā)人員300位以上，員工超過9000人。

　　負極材料生產流程，經過一連串的熱處理，萃取、干燥等等過程，會有GP，它是負極材料的前軀體。在產能上，一開始提到我們公司是在2002年正式量產，那時候產能比較小，經過十年來的努力，在2013年產能已經擴充到5000噸，預計在2017年提升到7500噸。我們的產線都是全自動化線，所有生產產品的質量，以及一致性都非常好。

　　我們在江蘇常州市成立了子公司，這個公司就完完全全是為了來服務國內的客戶，在去年已經開始正式量產。

　　接著簡單說明鋰電池以及負極材料的市場需求。這份調研是日本調研的，鋰電池這幾年的需求一直在增長，最大的部分還是在LIB這塊，EV這塊跟LIB來比差很多，但是它的增長還是非常驚人的，這三年有40%以上的增長。

　　隨著這幾年鋰電池市場需求的增長，負極材料它的需求也是逐年地增加。整體的需求量以負極來看，今年比去年成長32%以上，中間相今年占了13%，將近一萬噸。我們樂觀預估，明年數(shù)量會比這還高。

　　接著介紹一下我們負極材料，這是高倍率的負極材料，以及跟各位分享一下我們客戶測試的一些回饋。在產品上，剛才提到從前軀體開始就是我們的產品，碳化之后也會有軟碳，石墨化之后，也會有我們的石墨化產品，下面這一塊SMGP，F(xiàn)MGP，MG11，這是我們高倍率的產品，所以我們產品從前軀體開始，包括高容量的，高倍率的，我們都有不同的產品給客戶不同需求上的應用。

　　在產品的升級上，像FMGP，預計是10微米，容量320克電容量。但是這幾年，我們已經往上提升了，容量已經提升到350克電容量，甚至已經往上提升到360，所以容量是非常高，所以非常適合在動力電池上應用。

　　在正式介紹我們產品之前，先來跟各位解釋一下什么是中間相的材料，有哪幾種特性？首先就是配向性，這份報告是日本的，負極材料是他們所做的一個研究。這個強度比，我們看到0.2跟110測出來的比，這個是要越低越好，從他們研究結果來看，MCMB它在中間相是最好的，它鋰離子擴散比較容易。

　　從示意圖簡單說明一下什么叫配向性？它從上面這個方向進來，因為不是它的通道，所以比較會沉積的問題，鋰離子它可以從不同的方向進出，必須不會有鋰沉積。所以我們客戶在用天然石墨的時候，都會添加中間相。

　　我們也做了不同材料的配向性的測試，在這里以1004/1110，大家可以看一下，從結果看得出來地配向性確實是中間相材料一個獨到的地方。大家看左上角這個圖，它是人造石墨，它的材料已經變形，幾百個孔隙度已經沒有了。左下這個圖是我們中間相，還是會很清楚地看到每顆的負極材料都保持它原來的特性，空隙度很高，右下角是加入中間相，可以看到完整的球體，如果是看不出來形狀，那就是天然石墨。

　　為什么我們的材料不會變形？我們看它CrossSection，右邊是天然石墨，有很多空隙，一壓的時候就變形了。

　　接著看一下MG11系列，這是我們高倍率的產品，這個D50只有10到11um，F(xiàn)MGP是早期的倍率型產品，容量只有330，現(xiàn)在我們MG11系列，不管是MG11A，MG11N，容量都提到350以上。

　　看它的形態(tài)，MG11A、MG11N都是球體。同樣的，我們看結構，中間相它也是實心的結構，所以再壓它不會變形，AG1它是有空隙在。

　　我們也有用18650這個測試平臺來看一下倍率，這里比較的是FMGP跟MG11A，F(xiàn)MGP是早期的產品，是330，MG11A容量已經提升到350，但是在倍率上并沒有打折扣。

　　接著跟各位分享一下我們客戶的測試以及應用的狀況，第一個例子就是PHEV，在5C放電下，我們還維持在98%，日本的大概90%，所以在5C放電，我們高出了8%。但是在7C的放電，我們還維持在95%，但是日本人造石墨只剩下74%，所以在7C放電下我們高出日本材料高出20%，所以是非常獨特的。

　　另外低溫特性，不管是零下30度還是零下20度，我們材料放電能力都是比日本的人造石墨好。除了低溫特性之外，高溫性能也是，這里是測60度的儲存，包括在維持能力，我們MG11A都比人造石墨好。當然最重要的還是在循環(huán)性能上，現(xiàn)在跑到700多循環(huán)，我們材料能維持在98%，日本剩下92%，所以這個趨勢來看，我們材料要跑到3000多循環(huán)是沒有問題的。但是在日本材料這個，可能1500次。

　　另外一個應用，EV，這是歐洲的客戶，它測試FMGP，從測試結果來看，全充全放還有7400次的循環(huán)，循環(huán)性能非常好。如果是高倍率，2C充放電也還大于4000次的循環(huán)以上。

　　第三個，應用歷程，啟動電瓶，我們知道最重要的特性是低溫的啟動，客戶用MG11A，測試結果完全符合歐洲的規(guī)范。另外是儲能，ESS應用，這是在北方的儲能要求，低溫要求非常高，要在零下40度，客戶測試在18650電池，2.6Ah，1.5C放電還可以有90%，所以我們低溫系統(tǒng)是相當好。

　　另外一個特點，在這邊也要跟大家特別說明一下，我們材料抗PC電解液的特性，我們做電池都知道PC電解液它的低溫效果特別好，主要原因就是PC它的熔點是零下48度，沸點也很高，將近240，所以PC電解液它的溫度范圍是非常廣。

　　但是并不是每種材料都有辦法使用PC電解液，從這個示意圖來看，當鋰離子要潛入到石墨層的時候，它會把石墨間距撐開的，所以材料沒有PC的話，就會像這個圖，一層一層被剝開，當負極材料已經剝開到這個層程度的時候，電池就沒辦法使用。

　　如何來判斷材料、負極材料有沒有這些特性，可以從材料的效率來看，F(xiàn)MGP，MG11，MGP等等都是我們的產品，跟人造石墨做比較，如果在沒有PC電解液的情況下，效率都很高，但是我們的耐PC效率是相當好的，能夠達到80%多，我們的材料在抗PC特性上是有相當好的特性。

　　從充放電曲線，沒有PC的電解液跟有PC的電解液在充放電情況下是一樣的，所以并不受PC的影響。這是我們日本客戶測試我們材料給我們的回饋，我們的MG11A，我們中間相抗PC性能是特別好的。PC電解液對性能有什么影響？用MG11A，大家可以看一下這個圖，確實PC電解液對低溫性能是有明顯幫助的。

　　最后做一個簡單的總結，我們要設計一個動力電池所要考量的幾個特點，無外乎是電能量，循環(huán)壽命，倍率性，還有低溫特性。在倍率上，我們有信心我們是最高的，倍率我們已經達到350克電容量，循環(huán)7000次以上，低溫特性，負40度放電，符合歐洲的規(guī)范。

　　我的報告到這里，謝謝各位！

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