陳牧：柔性薄膜鋰電池中試型試制、變溫熵變性能研究
5月24日，CIBF2018 第十三屆中國國際電池技術交流會展覽會在深圳會展中心開幕。北京航空材料研究院陳牧博士在技術交流會上發表主題演講。以下是演講正文：
我的題目是柔性薄膜鋰電池中試型試制、變溫熵變性能研究。
我們在電池方面并不是專家，但是我們在薄膜方面是專家，我們在這方面已經做了20年，我們研發了很多柔性的聚合物的平面材料，還有觸控板。我們現在已經研發了柔性薄膜鋰電池以及電化學窗口的架構。我們用真空來涂抹，如果對這方面非常感興趣，對于TFLB感興趣，我們可以說一下這方面的問題。同時我們還提供了各種測試，還有評估，還有表征。這是我們測試的一些設備，實驗室，研發實驗室超薄膜的鋰電池，還有EC的窗口，這是卷到卷真空的噴涂方法。
我們可以看一下這里，這是我們陰極真空的噴涂，這是一個切割的情況。再回到鋰電池，這是固態的鋰電池，剛才張先生已經談到了，我們是高溫下的運行情況，硫化物和硫氧化物的運行情況，在室內溫度下導電率比較高。據我所知，這個鋰電池是唯一可商業化、可量產的電池，可以在亞馬遜或者是外國的這些網站上看到一些供應商，但是有些時候是沒有辦法運到中國的，我們看一下這些柔性電池，這是我們一些展示的材料和項目，它們的性能是完全好的，放到水里面是完全沒有任何反應的，我們還可以切割它，然后把它放到軟包當中放到水里面，還是安全的。另外還有一些柔性電子化的設備，比方說手機這些電子，還有太陽能。我覺得我們的產品是可以做到這一點的，我們是用不同的容量來分我們的產品，比方說在50毫安時以下的是用在電子產品當中，如果是1-10的范圍…可以用于追蹤我們的健康信息等等，因為它可以彎曲，可以更好的幫助我們使用。
這個實驗室其實有很多領軍人物幫助我們更好的進行研究，有一些公司其實也有說到它們可以提供相關的產品，但是真正的只有兩家公司可以在線上賣這個產品，這個是我們產品線產品的工廠，有鋰硅的電池等等。我們現在的進展有哪些呢？TFLB，我們知道電池的發展已經有30多年的歷史了，國家的實驗室從20年前開始進行相關的研究。我們看到正極情況，用殘雜的方式來做，我們是在室溫的情況下大概是4微米，但整個電解液是非常薄的。而對于負極而言，我們用硅基為主的復合物，在首充的時候，在負極當中做的。
我們認為材料并不是重心，而工藝才是最重要的。我們可以看一下，之前制造這種TFLB的方式，它們有兩個特征，要進行輻射，然后是要以非常低的沉積率進行制造。我們現在所用的這些柔性材料，想要更好的提高它的導電性和一些其他的性能特性。大家可以看一下，我們這個層之前是6層，我們只要用到4層。過程當中所用的材料就是卷到卷的材料。這個工藝是這樣的，首先是由柔性的材料，如左下圖所示，大家可以看一下這個視頻，首先看到聚合物，在底部會有一些其他的機層，所以我們也會用到柔性的玻璃硅和聚合物。我們做的鋰電池，這是涂附之后，LiCO可以用做稍候的步驟。這是我們的原材料，我們的合作伙伴希望我們能把它量產進行商業化。我們可以看到，有板的，還有圓柱形的。由于殘雜的問題，在LiPON有非常高的成績，可能一小時都能高達600微米的成績。這個離子的成績有些時候受溫度的影響，我們需要想道不同的產品所帶來的成績的影響。這是卷到卷的噴涂，我們可以看到LiCO是達到幾個微米，電化學度的表現是什么樣的呢，循環的周期是700個周期，我們也測試了小電池在系數率進行放電的情況，在5C和10C的放電分別可以達到95%和92.5不能的倍率。
這是我們自己的電池和其他廠商電池的對比，可以看一下我們的容量是很高的，我們的面積也很大，它的循環壽命也很大。可以從1-6毫米。當然，TFG產品是比較柔性的材料，這是我們發展的路線圖，我們有4.0的版本，我們通過能量密度進行區分的。同時，我們可以看到不同代的產品的厚度是什么樣的，還有電解質膜，最開使用的是有機的，到最后是混合的選擇。我們所提供的是全方位的解決方案，
我們在倫敦大學帝國理工材料研究所有一些研究，教授提到熵變的情況，熵變有些可逆，有一些不可逆，可逆的是A，我們可以計算A。可以看到部分溫度變化是什么樣子的，這只是對于半電池有用的，對于正負極都是沒有辦法看到的。但是對于我們這個產品而言，用鋰的情況，我們可以看到LiCO通過電壓溫度的變化起到什么樣的熵變。另外，我們還有熵變的圖示，我們可以控制溫度，然后做非常快速的溫度變化，去看到電壓變化，當然還可以進行充放電的實驗，在家用系統中就可以做到。
然后，我們看到不同電壓的改變，我們就可以看到它的圖表，我們有4個方法來進行計算。比方說提高整體電壓的釋放，然后會有測量。之前測量需要花費的時間長，幾周的時間，我們花費的時間比較短。
在A可以看到三個這樣的高峰低谷，比如說3.1伏、4.1伏、4.3伏，會有三相的變化，也有兩相的變化，還有單相的變化，從六邊形變成單邊的過程。如果我們對比它的容量衰減，也可以看到它的變化過程，CV只是看到一個峰值，但是如果我們看到這種不同峰值的比較和變化，就可以看到這種熵變給我們帶來的一些意義和影響。這些數據就可以更好的幫助我們理解TFLB的個性，它的特點，它和室溫是有關系的。
再看一下過充的情況，可以看到在40個循環之后，它的變化是非常明顯的，而在溫度之后，它也有峰值的變化，這個峰值是越來越靠近了，突然就是兩個曲線全部都同時進行衰減。
我們認為電池可以幫助我們以不連續的方式研究電池的變化，同時這種柔性電池還可以幫助我們監測一些相關的數據，我們是以很多的方式把它進行卷曲。另外就是電池組，三個電池平行放置，三個電池以一系列的形式放置，有一些非常小的溫度的變化，我們可以看到電流和電壓方面的改變。它的循環壽命也非常好，我們的機構正在研究這種柔性的TFLB，再正座中式線，決定做大規模的生產。我們做了一些根本性的研究，它是柔性薄膜材料，也做了很多機械彎曲的測試。
提問：關于它的應用，現在做面板的公司已經可以把面板做的很薄，可以折疊，他們認為短板的電池，您認為要多長時間可以符合他們的要求，可以低成本的進入穿戴設備，或者是AI、VR要求折疊或非常小的設備。您剛才提到折疊的問題，目前的面板可以折疊10萬次，不知道這個電池目前可以做到折疊多少次？
陳牧：我們細分了兩個領域，一個是容量非常小的，可能用在芯片上或是面板上的，幾個毫安時的，現在灣區的次數，之前測的是一萬次，后續還要做新的測試，能不能到10萬次還不確定。另外就是消費類電子產品，它的容量還是偏高的，至少是上百個或上千個毫安時，現在電池，做的最大的國外還是30毫安時左右，還是有代差，我們希望用更小一點的電池領域，也是希望跟你們做一些對接。下面可以交流一下。
（根據速記整理，未經嘉賓審閱）
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