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汽车|WNEVC 2020 | 董全峰：平衡高功率与高比能 探索未来电池材料体系( 三 )


总体来看 ， 现在从电化学的角度有两种类型 ， 一类是典型的氧化还原反应 ， 再一类是界面上的电荷的存储和释放的过程 ， 除此这两类之外再也没有第三类 ， 第一类的类型是我们传统的电池 ， 第二类是现在的一些超级电容器 。 能不能设想一个新的模型 ， 让它填充他们之间的空白 ， 就是说 ， 这一类材料我经过表面的调控 ， 能够实现让它既具有高的表面面积 ， 表面上又具有和大量的离子电化学吸附的能力 ， 如果能够实现这点就会是一个大的突破 。
这样一个模型我们进行了初步的尝试 ， 在这个模型的指导下 ， 这是一个新的状态 ， 我们利用这个状态进行了一些探索 ， 制备了一些材料 。 这是这个材料的表征 ， 这是对这个材料进行的分析 ， 我们看它会不会达到我们的初衷 。 这是对它的处理过程 。 在这里可以看到 ， 怎么把材料中的容量很好的表现出来 ， 这种方法是可以看材料快的那部分和高容量的那部分 。 黑颜色包含的那部分面积是总容量 ， 这部分的面积是高速度的那部分 ， 高速度的这部分基本不变 。 当我们速度慢的时候 ， 高速度这部分占的比例少；当我们的速度快时 ， 高速度占的比例多；当速度快到一定程度的时候 ， 几乎把具有高功率特征的容量拿出来 ， 其他的用不上了 。 用不上没有关系 ， 关键是用上的这部分有多少 ， 要达到量的要求 。 我们这个材料里快的那部分将近140 μF/cm2 。 理论上来讲 ， 如果靠高皮表面的景点储存只能实现20-30 μF/cm2 ， 这一定不是传统的理论所能解释的 ， 这就需要我们提出新的模型 ， 这个新的模型支持我们探索新的材料 。 我们在这个模型的指导下设计的材料可以做到100 A/g ， 秒级的 。 高容量的基本不变 ， 就是速度快的那部分很稳定 。 这是把这个材料做成全电池的 ， 很像一个锯齿状的东西 ， 表现出来的比能量和比功率均优于高速度的锂离子电池 ， 这样的材料无疑是将来我们解决高能量高比功的重要物质基础 ， 因为我们要解决这些问题最后还是要依赖于材料 。 这是循环的性能 ， 很稳定 。
我讲的这些全部都是所谓高比能基础上的高功率 ， 都满足一定的功率要求 。 这是一类新材料 ， 高功率的特征是这个分子很大 ， 不是有机分子 ， 是无机分子 。 中心金属原子很多 ， 分子很大 ， 有很宽的离子通道可以实现高功率 。 所以 ， 这又是一类高功率材料 。 这类高功率材料也是在很高的电流下实现容量 ， 从而实现对称电池 ， 就是正极和负极都用同一种材料 。 这类材料目前还没有办法和锂离子电池比 ， 但是 ， 功率已经达到了超级电容器的要求 。
谢谢大家！


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