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)布時間：2021-03-05
【概要描述】同時使用最熱門的兩種電池負極材料來做鋰電池：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)立的硅負極電池公司，這家公司經常在新聞里列舉做硅負極材料的公司時會提到，有個響亮的名字叫加州鋰電池公司（California Lithium Battery，簡稱CalBattery）。公司的創(chuàng)始人叫Junbing Yang，在公司擔任CTO職務，掌控著公司的技術發(fā)展方向。楊博士在中科院獲得材料學博士學位后，前往美國進行博士后研究工作，之后加入了芝加哥附近的阿貢國家實驗室，在此從事電池研究工作將近十年時間。
2011年，楊博士利用自己研發(fā)的硅負極材料技術成立了這家初創(chuàng)公司。2014年的時候，CalBattery公司與另一家做磷酸鐵鋰電池的公司達成合資關系，將利用兩家公司各自的技術長處來生產硅負極-鋰鈷氧化物正極-高分子電解質電池。合資公司預計在2016年將開始投產，向市場銷售上述新型鋰電池。然而自此之后，CalBattery公司的名號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一步的新聞報道。
由于CalBattery公司并沒有透露太多詳細的硅負極材料細節(jié)，我們通過查閱楊博士的相關期刊論文從側面了解一下公司可能使用的技術。總的來說，該技術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相互之間會形成一些空隙，這些空隙就成為了電池充電時硅顆粒膨脹的空間，而整個負極材料就不會向外膨脹，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節(jié)，從而控制負極里的硅含量。
該硅負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，一方面可以保護硅顆粒不與電解液直接接觸，另一方面也可以填補石墨烯表面上的一些縫隙盡量減小表面積。至此，硅碳復合材料就制備完成。這個技術的特點是使用平面片狀石墨烯材料，以區(qū)別于其他技術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%的硅含量負極，其首次循環(huán)能量密度可以達到2300mAh/g，高電流密度循環(huán)時能量密度可穩(wěn)定在1060 mAh/g，超過150次循環(huán)無衰減；也有低至14%的硅含量負極，如下圖所示，深度充放電循環(huán)500次后還可保持90%的儲能量，其能量密度為553 mAh/g，比全石墨負極提高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，為大家提供更多的可行性技術參考。
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參考文獻：
1. CaliforniaLithium Battery公司官網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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作者簡介：
謝偉博士，清華大學材料學學士和碩士，美國德克薩斯大學（奧斯汀）化學工程博士。主要從事儲能電池開發(fā)工作，先后在跨國企業(yè)及初創(chuàng)公司任要職，主持多項美國能源部資助研發(fā)項目，獲得2013年全美年度100最佳研發(fā)技術大獎。在材料學及儲能領域頂級期刊發(fā)表論文17篇，擔任5家國際期刊審稿工作，擁有國際發(fā)明專利申請17項。
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