華人創(chuàng)業(yè)的CalBattery加州鋰電池公司何去何從？
分類：前沿資訊
- 作者：謝偉
- 發(fā)布時(shí)間：2021-03-05
【概要描述】同時(shí)使用最熱門的兩種電池負(fù)極材料來做鋰電池：硅和石墨烯，效果如何？公司發(fā)展得怎樣？
今天介紹一家由華人創(chuàng)立的硅負(fù)極電池公司，這家公司經(jīng)常在新聞里列舉做硅負(fù)極材料的公司時(shí)會(huì)提到，有個(gè)響亮的名字叫加州鋰電池公司（California Lithium Battery，簡(jiǎn)稱CalBattery）。公司的創(chuàng)始人叫Junbing Yang，在公司擔(dān)任CTO職務(wù)，掌控著公司的技術(shù)發(fā)展方向。楊博士在中科院獲得材料學(xué)博士學(xué)位后，前往美國(guó)進(jìn)行博士后研究工作，之后加入了芝加哥附近的阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，在此從事電池研究工作將近十年時(shí)間。
2011年，楊博士利用自己研發(fā)的硅負(fù)極材料技術(shù)成立了這家初創(chuàng)公司。2014年的時(shí)候，CalBattery公司與另一家做磷酸鐵鋰電池的公司達(dá)成合資關(guān)系，將利用兩家公司各自的技術(shù)長(zhǎng)處來生產(chǎn)硅負(fù)極-鋰鈷氧化物正極-高分子電解質(zhì)電池。合資公司預(yù)計(jì)在2016年將開始投產(chǎn)，向市場(chǎng)銷售上述新型鋰電池。然而自此之后，CalBattery公司的名號(hào)基本就從人們的視野里消失了，搜索該公司的名字也不再有任何進(jìn)一步的新聞報(bào)道。
由于CalBattery公司并沒有透露太多詳細(xì)的硅負(fù)極材料細(xì)節(jié)，我們通過查閱楊博士的相關(guān)期刊論文從側(cè)面了解一下公司可能使用的技術(shù)?？偟膩碚f，該技術(shù)使用了片狀的石墨烯材料作為載體，在石墨烯表面沉積上納米硅顆粒，由于片狀石墨烯在堆疊時(shí)相互之間會(huì)形成一些空隙，這些空隙就成為了電池充電時(shí)硅顆粒膨脹的空間，而整個(gè)負(fù)極材料就不會(huì)向外膨脹，從而保證了多次循環(huán)的穩(wěn)定性。下圖是硅碳復(fù)合材料的電子掃描電鏡照片，可以看到在片狀的石墨烯表面附著直徑大約600納米的硅顆粒，硅顆粒的密度可以人工調(diào)節(jié)，從而控制負(fù)極里的硅含量。
該硅負(fù)極材料的具體制備工藝可用下圖來解釋。原材料從石墨顆粒開始，在高溫下將石墨解離成片狀的石墨烯，然后注入三氯氫硅氣體讓其分解成硅原子沉積在石墨烯表面，隨著硅原子的量增大，石墨烯表面將被納米硅顆粒覆蓋。之后再在硅顆粒的表面沉積上一層碳膜，一方面可以保護(hù)硅顆粒不與電解液直接接觸，另一方面也可以填補(bǔ)石墨烯表面上的一些縫隙盡量減小表面積。至此，硅碳復(fù)合材料就制備完成。這個(gè)技術(shù)的特點(diǎn)是使用平面片狀石墨烯材料，以區(qū)別于其他技術(shù)里使用的納米多孔碳微球或者納米硅碳線的形態(tài)，是比較少見的一種技術(shù)形態(tài)。
在楊博士的論文里，他們嘗試了不同的硅碳含量，有高至60%的硅含量負(fù)極，其首次循環(huán)能量密度可以達(dá)到2300mAh/g，高電流密度循環(huán)時(shí)能量密度可穩(wěn)定在1060 mAh/g，超過150次循環(huán)無衰減；也有低至14%的硅含量負(fù)極，如下圖所示，深度充放電循環(huán)500次后還可保持90%的儲(chǔ)能量，其能量密度為553 mAh/g，比全石墨負(fù)極提高30%左右。
CalBattery公司沒有太多的秘辛，也沒有轟轟烈烈的融資上市歷史。我們本著從探討華人在美國(guó)電池行業(yè)創(chuàng)業(yè)的角度出發(fā)，分析了該公司采用的技術(shù)，為大家提供更多的可行性技術(shù)參考。
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參考文獻(xiàn)：
1. CaliforniaLithium Battery公司官網(wǎng)www.clbattery.com
2. Nanosilicon‐Coated Graphene Granules as Anodes for Li‐IonBatteries，Adv.Energy Mater. 1, 495–498 (2011)
3. Silicon–Graphene Composite Anodes for High‐EnergyLithium Batteries，EnergyTechnol. 1, 77 – 84 (2013)
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作者簡(jiǎn)介：
謝偉博士，清華大學(xué)材料學(xué)學(xué)士和碩士，美國(guó)德克薩斯大學(xué)（奧斯汀）化學(xué)工程博士。主要從事儲(chǔ)能電池開發(fā)工作，先后在跨國(guó)企業(yè)及初創(chuàng)公司任要職，主持多項(xiàng)美國(guó)能源部資助研發(fā)項(xiàng)目，獲得2013年全美年度100最佳研發(fā)技術(shù)大獎(jiǎng)。在材料學(xué)及儲(chǔ)能領(lǐng)域頂級(jí)期刊發(fā)表論文17篇，擔(dān)任5家國(guó)際期刊審稿工作，擁有國(guó)際發(fā)明專利申請(qǐng)17項(xiàng)。
中和儲(chǔ)能公司簡(jiǎn)介：
深圳市中和儲(chǔ)能科技有限公司，立足于研發(fā)、推廣與應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)，旨在通過電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用助力于實(shí)現(xiàn)中國(guó)“碳中和”的目標(biāo)。發(fā)展初期，公司專注利用在儲(chǔ)能領(lǐng)域已經(jīng)積累多年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)及杰出的研發(fā)能力向中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)提供技術(shù)支持與咨詢服務(wù)。同時(shí)，公司著重于對(duì)中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查與分析，為中國(guó)市場(chǎng)研發(fā)或引入最先進(jìn)、最有效的儲(chǔ)能技術(shù)。
公司技術(shù)研究與發(fā)展方向：水性儲(chǔ)能電池，鋰離子電池材料，燃料電池，離子交換膜，涂料與粘接劑，膜分離技術(shù)。
國(guó)內(nèi)業(yè)務(wù)：技術(shù)合作、學(xué)術(shù)交流、公司技術(shù)研發(fā)方向的技術(shù)講座、研發(fā)咨詢、及論文寫作指導(dǎo)。