十一月十二日，在2015年第3屆我國（武漢）鋰電新能源產業國際高峰論壇（ABEC2015，鋰電達沃斯）上，中鋼碳素化學股份有限公司陳韋志博士發表了題為《中間相負極材料于動力鋰電池之應用》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表演講。我是來自中鋼碳素。公司是研發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鋰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，在是最大的供應商，研發人員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。在產量上，一開始提到我們公司是在2002年正式量產，那時候產量比較小，經過十年來的努力，在2013年產量已經擴充到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上升，最大的部分還是在LIB這塊，EV這塊跟LIB來比差很多，但是它的上升還是非常驚人的，這三年有40%以上的上升。

隨著這幾年鋰電池市場需求的上升，負極材料它的需求也是逐年地新增。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，FMGP，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鋰電池上應用。

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，假如是看不出來形狀，那就是天然石墨。

為何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，FMGP是早期的倍率型產品，容量只有330，現在我們MG11系列，不管是MG11A，MG11N，容量都提到350以上。

看它的形態，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，FMGP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性能上，現在跑到700多循環，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，循環性能非常好。假如是高倍率，2C充放電也還大于4000次的循環以上。

第三個，應用歷程，啟動電瓶，我們了解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，我們做電池都了解PC電解液它的低溫效果特別好，重要原因就是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，FMGP，MG11，MGP等等都是我們的產品，跟人造石墨做比較，假如在沒有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相同的，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鋰電池所要考量的幾個特點，無外乎是電能量，循環壽命，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7000次以上，低溫特性，負40度放電，符合歐洲的規范。

我的報告到這里，謝謝各位!