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第四届华南锂电(国际)高层技术论坛——嘉宾发言稿汇编 [复制链接]

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第四届华南锂电(国际)高层技术论坛——嘉宾发言稿汇编
中国工程院杨裕生:电动车技术与动力锂电池
以下为中国工程院院士杨裕生演讲的文字实录:

主持人:女士们、先生们,今天我很荣幸在这里看到大家,因为这里有不少的海外嘉宾,所以有的嘉宾是用英文来讲的。

第一,我们这个会议是双语的,是英文和中文两个语言都可以。第二是对所有参加的会议的人能够把手机调到静音,这样不影响我们的讲座。第三是对于讲演的人希望你们把时间限制在20分钟,这样就议程就可以顺利进行了。第四,有些讲演者可能是希望不要拍照,这种情况下希望大家能够遵守他的意愿,如果你牌照的话希望不要闪光灯。如果有问题的话请举手,我们工作人员会把话筒递给你。首先有请杨裕生院士给我们讲演,他是工程院院士,他毕业于1952年浙江大学,他在各个地方都有研究,尤其是核工业方面得到了很多的奖项,比如国家发明奖和国家进步奖和全军科技进步奖项,有请杨院士。

杨裕生:谢谢薛博士的介绍。我想我们在过去的15年左右,锂离子电池对于我们全世界的电芯技术的产业推动做了很大的贡献,今天我想给大家介绍的是《电动技术产业与动力锂电池》。

第一,发展电动车很必要,也可行。要减轻城市的空气污染。石油现在很紧缺,石油现在有一半是从国外进口,牵涉到我们我们我们的能源安全问题。减少二氧化碳排放,缓解温室效应。今年汽车的销售量可能要接近1000万辆,因为第一季度已经260多万辆了,所以发展电动车是刻不容缓的。

动力型蓄电池进步很快,在2008年北京的奥运会和残奥会上,我们资助研发的595辆新能源车辆,其中电动车占了大部分,尤其是在会上有55辆大客车是锰酸锂和磷酸铁锂为正极的动力型锂电池。现在北京、杭州、上海等城市进行纯电动车公交车的行驶,电池的能量、寿命、性价比在不断提高。电池的技术还在不断地进步,材料的纳米化,提高比功率,国产隔膜出来了,价格比较低,电池生产向半自动化前进,可靠性、一致性都在提高。电源的管理和控制系统改进提高了安全性和循环寿命,所以在我们国家动力锂电池大发展的条件已经基本具备,现在国内外纷纷投巨资于动力锂离子电池。

第二,哪一种电动车应该优先发展?客车、轿车、自行车、摩托车都应该电动化,纯电动自行车在压制之下自发地蓬勃发展,什么叫“压制”,就是不让上牌照的情况下自发发展起来了,现在全国是每年1900万辆电动自行的产量,全国拥有量已经接近1亿。在这么大好的形势之下,现在电动自行车已经能够上路,很多城市已经开禁了。摩托车的电动化已经启动,正在有序地推进,但是汽车选择什么样的车种优先发展还有着不同的认识和估计。

现在有四种电动车,一种是油电混合车,实际上是用油,省油不多,价格不低,因为他有量套东西。在西方国家有强大的油机车工业,扔不得。所以在油机车的基础上加强电动的系统。现在我国的油电混合电动公交车比同类型的公交车要贵得多,所以油电混合电动车也只是目前作为一个过渡性的一个车种来发展。

第二是外充电式的混合电动车,这是美国提出来的plug—in。这种车是在停止的时候可以充电,行驶当中可以用油来辅助电动,它是两个系统,结构很复杂控制系统也很复杂,所以价格比较贵。这两种混合电动车在动力电池比能量没有大幅度提高之前,对于长途行驶这种过渡性的车种还是有它的价值。

第三种是燃料电池电动车,美国的“氢经济”论造成了错觉和误解,燃料电池在近期、中期不可能大发展,不可能大发展的理由是价格贵、第二是系统复杂维护困难,第三是寿命不够长,第四是氢的储运有难题,第五是电、氢、电转换效率低,最后一个是铂的资源不够用,一辆车至少要有20克铂,而我们国家年产只有4吨的铂。其他的化工和手工都不用的话,也只能够解决80万辆的车种,所以我比较成“黄金宝剑”非常显亮,但是中看不中用。远期来看这个技术要怎么发展,要看上面讲的六个问题解决得如何。

第四种是纯电动车,我觉得应该优先发展,他不用油适合我国缺油的国情,8—13度电可以行驶百公里,比亚迪他的车是15—16度电行驶100公里。另外是结构简单,无油路、水陆、气路,使用维修方便,节省材料和能量。

锂离子电池突出了纯电动车的优势,既可以按照美、坐车的理念发展高档车,更要按照中国的国情和新的理念来发展普及车。最近出现一种双充式的纯电动车这也是很值得注意的一种纯电动车。纯电动车可以替代的油我简单算了一下账,每辆轿车充电7个小时得14度电可以行驶一百多公里,可以顶替10升油,按照这样的话1千万辆轿车每天可以省下10万吨汽油,一年就是3600万吨,如果公交车也是用纯电动车也能够省这么多的油,还有其他的一些车辆,加上电动自行车、电动摩托车、未来每年在我们国家用电来代替亿吨油是完全有可能的。

第三,“电动技术产业”的概念。以电动车的生产、运行为核心的高技术产业群,这样的一个产业群包括电动车、电动机、电控系统,动力电池、电源管理、能量回收,还有正极材料、负极材料、电解液、膜的制作工艺。还有电池回收、电池复用、资源再生,最后油供电系统、充电设施、充电服务。整个这样的一个电动汽车的产业年产500万辆占了现在国家的一半左右,产值达到了1万亿,维持几千万辆电动车的运行,也产生了上千亿。可以设想一个发展的路线图,2010、2015、2020、2030年可以有不同的产量和保有量。

关于锂资源的问题,因为要大量地发展电动车,锂的消化量很大,根据郑院士提供的资料,我们现在已经查勘的锂的储量已经计算是383万吨,主要在四川、江西、新疆、河南、青海、**这些地方,特别是青海。383万吨锂相当于碳酸锂2千多万吨,如果轿车以每年6万吨消耗碳酸锂的销量的话,可以用300多年。最近江西宜春原来勘探的储量是23万吨,最近这几年的工作已经探明了110万吨,是一个非常大的储量。另外锂电池里面的锂可以回收再用,还有海水里面含有非常大量的锂,虽然海水锂的溶度不是很高,每升0.15克,但是整个海水量很大,今后可以把这个锂综合利用在聚电反应发电。

我们电池是电动技术产业的核心产品,价格要不断地降低,每1度电2000元,寿命2000次以上,这样电池的折旧费很便宜,行驶的消耗每一公里大概只需要1钱,这样比汽车的消耗低得多。

第四“电动技术产业”的路径,中国怎么样发展还是一个探索的问题,“十一”我们搞“三纵三横”的把燃料电池作为重点发展。“十一五”提出“十城千辆”以混合电动车为主,采取的办法是“先难后易先大后小”,“十二五”到底应该怎么走?
动力电池市场如何培育?因为动力电池要做大做强才能够降低价格,但是谁来买?**怎么样出台一些有益的政策。

如何解决用户的顾虑?用户能够放心买车才能形成市场,用户的担心是车的价格高、维修部方便、电池寿命短、充电有困难。所以牵涉到电池组的运营模式,这是各方面利益的焦点。

提出了一些思考,第一个问题,我们国家的纯电动车应该先做微小型的四轮车、电动摩托车,应该先小后大、易后难、先低后高,要吸取电动自行车的教训,**要引导、鼓励和帮助,这样才能在耗电少、电池少的上面这些小车上面做成价格比较低的车子,和我们国家当前的消费水平相当,使群众能的买得起,这样用户才能多。同时电池厂的风险也会比较小。

集团用车电动化也很利,出租车、机构用车这样可以发展快、节油、减排的潜力大,而且电池可以集中管理、集中充电,另外是摩托车应该加速电动化,他数量太大了,污染很严重,耗油大,所以节能箭牌的潜力很大。

电从何除来?直接用电网的“谷电”,电网8亿千瓦,夜间“积压”一半,用力充电的时候是为他们分散这个峰谷,如果用1亿千瓦充电可以给2千万辆的电动车充电,不用增加发电的设备。还有风电,我们国家很多的是夜里风大白天风小,夜里的电网确实是不欢迎这样的电,所以能够用来给电动车充电。核电,他要求态运行,功率不能调的,夜里核电也是过剩的。所以用电动车通过夜里充电,实际上是用掉了核电和风电,而不是增加了煤的消耗。

电池组的“延寿”与降价,目前成本下降的关键还是在材料,电池的寿命如果过长,他的设计使用的成本也是降低的,我们这里举了一个离子,如果一辆公交车电池是需要200度电,行驶200公里,电池的单价差不多是3千块钱一度电,总价格在60万。所以循环寿命1千次,可以行驶20万公里,每公里的成本是3块,这样可以和现在用油的成本差不了多少。所以循环寿命非常重要,这里指的“循环寿命”是指电池组而不是单节电池,现在这个问题一定要说清楚,我也希望我们的企业能够不要单指电池的单体寿命,而是要考虑电池组的寿命。

电池组的寿命包括电池的一致性,电源管理系统,这是电池厂的问题。还有电池怎么样正确的充电、合理的使用,这是车主的问题。怎么把这几方面的责任能够统一起来,尤其是充电的责任现在应该谁来负责?所以有一个创新的机制是组成一个充电的运营公司,买车的他人不买电池,而是租换电池,由电池厂、电网、车场组成运营公司,这在江苏无锡对于电动自行车已经在这样做了,据说效果还是不错的。是不是这样的一个模式是不是可以运用到电动汽车的发展上来。有关方能够负起责任,同时**给什么样的政策来鼓励。另外也可以由用户自己充电,停车场充电多种方式互补、竞争。

第五,扶植“电动技术产业”的政策。这个政策非常重要,**要规划一个电动汽车产业的发展来加大领导,加大优惠力度鼓励动力电池企业出产优秀的电池。要普及电费的分时计价,并且拉开峰谷电价的差距,要发展多种方便用户的充电服务,电力部门应该参与。不断深化燃油的税费改革,大力“限油”,我们国家现在的油还是很便宜的。**想要振兴汽车产业,我觉得应该主要考虑内资的电动汽车,而不是要给国营汽车,他们已经很有市场了。

谢谢大家!

主持人:有没有问题?

【现场提问】杨老师您好!刚才您谈到了应该鼓励发展纯电动车,我有一个问题,刚才您谈到的锂资源可以用到330多年,我想问一下发展纯电动车您认为除了锂资源之外其他的资源是怎样的?我们知道做动力电池还需要其他的材料做,这些资源的枯竭度是否比石油慢?第二,纯动力电池我们需要晚上充电,我们知道目前的大中城市处于相对缺电的状态,我们更多地要提倡太阳能和风电,但是目前更多地是用水和煤发电。动力电池解决了汽车在路上行驶的污染问题,如果捧到纯动力电池的话我们在能源上巨大的消耗,比如做一些石墨化的材料和其他的能源的消耗,这些所带来的污染问题您认为比汽车在路上跑带来的污染问题要小吗?谢谢!

杨裕生:你的第一个问题是关于除了锂之外的其他的资源够不够的问题。根据我现在的理解,我们正极材料、负极材料、电解液这些资源都是比较丰富的,应该不成问题。第二个问题是关于其他的锂电池和使用过程当中是不是也造成很大的污染问题。这些污染当然是要治理的,不允许在发展产业当中产生污染,但是它是可以集中治理的,不像汽车满地跑排出来的二氧化碳等等他是很难治理的,污染的形式和治理的方式完全不可同日而语。
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zhuxiufeng11 最后编辑于 2009-05-27 22:48:03
    
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2009-05-27 20:13 | 只看楼主 树型| 收藏| 小 中 大 2
IEEE张正铭:锂电安全性及行业标准制定
以下为美国IEEE电池小组**张正铭博士演讲的文字实录:

主持人:非常感谢中村宏博士的介绍!如果你有更多的问题可以在今天中午的时候我们会有一个圆桌论坛,大家可以再继续提问。下一位发言人是张正铭博士,他是美国Cegard公司副总裁技术总监,IEEE—P626电池小组,大家肯定都知道张正铭博士,他是一个名人,而且他得到了很多的奖项,他是联合国特邀的教授,很多的头衔我们就不再一一介绍了,欢迎张正铭的讲座!

张正铭:非常感谢**先生,非常感谢大家的参与能够聆听我的讲话。我的PPT是用英文起草的,我用中文来讲,因为大部分的听众都是中国人,所以我用中文来讲。

在我讲之前我要谢谢我的那些成员,我们这个组织是做很多的很多的学术方面的研究,同时也制定很多的规范,实际上几乎所有的这些规范与电有关系的或者是电子有关系的,基本上都是由这个组织来进行规范化的。我参加了锂电的规范,在那里管电池方面的。

首先表示一下我的感谢,首先是IEEEorg,还有戴尔、HP、苹果、IBM、英特尔,还有一个比较重要的是BAJ,日本的电池协会给我们提供大量的支持和数据,给我们提供了很多演讲内容部分,这里面有三洋、PEC就是过去的MBI,还有索尼,这三家公司是主要的,在中国有ATL、BYD、Lishen、BAK、Moli,南**有SDI、LG—Chem,同时还要感谢一我下的同事。

言归正传,这是我们的公司Polypore,有三个不同的名字,Membrana主要是做医疗器械方面的,比如肾透析的那些东西,还有是心脏开刀的时候要有暂时的心脏和肺,那个东西也都是我们生产的。Daramic主要是做铅酸锌电池的隔膜的,还有一个是主要是做锂电隔膜的。我们的锂电池越来越大,能量越来越高,还有功率越来高。分量条路走,就是锂电的发展方向,一个是继续往高能量走,一个方向是往高的功率走的。这就是我们面对的现实(PPT),我们怎么样去对付Challenges,有人讲Lowcost是最大的Challenges,我认为最大的是Safely,刚刚三洋讲的很好EnergyDensity怎么样提高,还有PowerDensity也是我们要考虑的。我今天要讲的主题是Safely,主要是跟设计有关的,以后才是Materilas,还有System,我们考虑一个电池是一个系统的行为,我这里主要是讲P1625,这些东西是一个系统。

我要讲的内容系PPT上的,一个电池的安全性从什么来考虑?是一个系统,电池是其中一个小的部分,电池里面这些东西是安全性的一个部分而已,所谓电池的安全性我们经常讲的现在讨论的是Cells的安全性,这个Cells其实合整个过程链在一起的,不光是Cells,还有Pack  of  Module,通过BMO和计算机的设计,还有Power  supply,这个整个是一个体系,讨论安全性我们讲的是一个体系,我今天着重讲Cells的安全性,不是讲体系的安全性。1625我会讲得很多很多。

我要讲的目录是有几点(PPT),大家都看见过这个相片就是电池炸了,锂电池经常炸,现在炸得越来越少了,好事情。这是飞机炸了(见图),运输的汽车也炸了(见图),电池是18650的,这是电动工具也一样炸。一般来说,所谓的安全性我们分成两类,其实这两类是紧密联系在一起的,一个是内部短路,一个是高表表面积的短路。电池上法律上比较安全的一些词来描述,法律上有讲究的。这里要讲的是这个Stability和很多的有关系,内部短路的时候有没有Max  Power。另外一点是高比表面积的锂金属的析出,这个肯定是一个不稳定的产物,非常不稳定,非常容易出毛病。这里就是我们的思路(PPT),怎么样去思考这个问题。这是讲的内部短路,我经常讲这句话,你把很高容量聚集在很小的体积范围里面,这就是高能量的装置,高能量的装置把能量很快速度放出来的时候这就是炸弹,大量的能量在很短的时间里面把它放出来。如果以控制的电的形式放出来是什么呢?就是电池。当时我想我是做数学模型的,我们在想这个东西到底怎么去解决这个爆炸的问题?怎么去探索这个爆炸的问题?当时就在想,一个是快、一个是慢,和时间也是有关系的。从这个角度来讲Energy和时间相处就是Power,Power怎么样达到最大值呢?这有一个很简单的图一个是内部短路的点,电池本身有一个内阻,这是一个很复杂的内阻,大家可以算一下,当这两个电阻相等的时候你会得到Max  Power,如果其中一个电阻很小的话,如果两个电阻不平衡的话Power不会达到Max。怎么样解决这个问题呢?建立一个数学的模型,这里是我们要建立的数学模型,这个数学模型包括Diffs等等,温度的变化,温度辐射场的变化所有的这些都放在这里就是和复杂的,一般的计算机是受不了的。这样的话我们就建立起一个模型怎么去解这个方程呢?用有限源分析法,解决完以后按照数据去比较,就可以验证我这个是错的还是坏的。

讲到前面一大堆的内阻,阳极里面有业态的扩散性的,我们是多孔电极,大家知道在阳极里面有SER,还有Charge  Transfer,还有Solid  Diffusion,阴极也可以用同样的方法来表示,这都可以用数学的方式表达出来,难的是什么?热的传导。这些东西都加进去方程就越来越复杂了,但是这个确实能够代表一个体系。考虑锂电子电池Cells的角度来讲,你要把他作为一个体系来考虑,单独的一个电极他的行为可能不会造成安全方面的隐患,而是这个体系会造成一些问题。

这是一开始我们算出来的图,怎么样能够达到Max  Power,这里最危险的是第一条线,这三秒钟之内就达到2500W/g,是非常的,如果他的短路点是0.1个。第二是用高比表面去看,第三种往往是大家忽略不计的,就是里金属和普通的炭像接触,也会产生的,如果真正做电池用X光这种方法去做电池,检测内部短路以后会发生什么样的情况,你经常可以观察到这种蓝线的情况,一开始是平平稳稳的,突然间电池就爆炸起火的。其他的几种短路行为很安全的,比如阴极和阳极接触,只要是炭表面积很大的问题的,还有铝箔和铜箔之间的接触也没有很大的关系,还有铜箔和阴极之间的短路也没有问题。我们一开始算出来而且看看这个短路的形式。这是把整个图写出来,说明这三种情况是危险的情况,底下的这几种内部短路是没有事情的。刚才我说了这种短路是固定一个面积让他进行短路,我们面积进行变化,这种短路的效应是什么样的呢?他不一样的,他在变,短路的面积约大,不见得是越危险的,短路的面积约小也不见得是最危险的,刚才说的当外部短路的电阻和内部的电阻相等的时候才是一个最大值。

这里有这样的一个曲线比如0.1毫米到25毫米,最危险的可能是5毫米的短路面积。这是我们用数学模型的方法进行了动态的计算,也就是说这些曲线是随着这样的一个假设,凡是温度达到140度以后隔膜就溶解了,这个孔很小的短路点慢慢会变大,短路的面积不断地在增大,这个体系的Power会怎么样?这里假设的是阴极和阳极之间的短路,从这张图上可以看出来几乎任意一个情况都是不危险的,都不危险。这个时间很短,阴极和阳极之间的短路,只要阴极和阳极做得好的话一般没有问题的。这是方块形的电池,结论是一样的。总结一下,也就是说内部短路的面积小是比较好,但是大一点也不是问题,如果全部都短路了非常好,电池非常安全。无论是动态的还是非动态的,这个就是结论。
有了短路怎么办?电池会不会转?不见得。因为短路在那一定上,那一点温度很高,怕的是什么?一点上的短路不怕,怕的是Propagation,这是用激光做的实验,这个是在美国做的实验,一点上的激光打上去了以后进行Propagation,这个Propagation是什么引起的?热传导,一个颗粒到另外一个颗粒,从一个区域到另外一个区域,我们可以看出来lic6都是10W/m—K,阴极是氧化物不是很好的导热体,所以他传输热量的能力非常低是0.3W/m—k,这里说明什么问题呢?也就是说Propagation一旦要发生往往是在阳极上发生的,在炭电极上发生的。怎么去解释具体的现象呢?这里就是一个综合的图,也就是说一般的内部短路会产生短路都通过这种模式,只不过是电池发热不会起火,如果阳极不太好,如果有Propagation的话也可能引起ArodePropagation,有的时候能够引起Thermal  Runaway,如果是Cathode的话我们叫火上浇油,再加一点氧的话会更厉害。

现在回头来讲怎么样解决Propagation的问题,大家知道炭的热传导是多少?其实炭的热创导三维空间中XYZ方向是不一样的,ABC方向是不一样的,C方向炭的方向是最低的2W/m—K,但是在AB的方向是400W/m—K,SEL不会像炭导电那么快,如果有一定固话物质的话会在AB方向大大阻止热传导,C轴方向没有大问题。这个是数学的模拟方法。进行计算,第一种情况假设正常的炭电极最高温度可以达到多少,1661K,但是如果我在一个方向也就是说你经常看到阳极上面涂上一层氧化铝,其实就是把C轴方向的传导热给阻住了,这样看起来可能会好多了,同一个坐标最大的温度是653K,如果我用比较新的方法,我可以做到0.5W/m—K的情况对这个传导进行,这个温度是318K。另外还要再讲细一点,把这个坐标变一下,刚才那个坐标看不出来怎么回事。XYZ都是10W的时候整个热传导非常快,非常容易产生爆炸起火。涂了氧化铝以后一般来说安全得多,但是根本不解决问题,还是会热传导,即便涂了氧化铝在炭电极上电池还是会炸,大家会看到这个问题。因为在XY方向还是有Propagation。如果你这个做得好最好的是0.35W/m—K,这个根本不可能产生Propagation的,这种是非常安全的,你把电池一打开一看上面有一个黑点。

总结一下,这就是一般现在现代的比较高级的电池设计,就能够做到internalShort变成SopotHeat,能够堵住,大家知道三星做了很多的Cathode磷酸铝、三氧化二铝。大家经常有一点误导,感觉这个大多数的化学容量,但是大多数是电化学反应产生的,尤其是内部短路的时候,内部短路的时候大部分是电流通过的过程,通过以后是从炭上面拉出来跑到阴极上面去了,阴极上面铝越多越稳定,炭电极上面铝越多越稳定,这是一个稳定的关系。如果接触内部的电阻短路越小他的电阻越高,大的贡献越大,化学反应产生的贡献越来越小。我要讲一下这里面的关系,这是一个很好的工具研究体系的关系,体系的设计。

我总结一下,第一,一般的电池设计不要有铝和LIC6  or  simplyC6,还有Reduction  of thermal Propagation,其中有一点SEL  formation是一个很好的改善,还有的就是用这种特别的方法agiog need advan等等来做的,这是一个数据的表格,这样我们会得出来Operating  Region,比如电池O度以下不能充放电,25度的时候0.7C或者是0.72C,最高充电是4.25V,这个东西其实我们刚才三洋的讲了有一个结构的稳定性,其实这些数据我们怎么来的呢?是这些公司他们在生产线上随即地去抓各种各样的样品,五个电池一组进行实验。有很多很多的电池,包括钴的锂锰氧的NCM的都包括在里面的,最后得出的结论是4.25V是最高的充电电压。对于今天来说是不现实了,我们在制定规范的时候对于大多数的生产厂商来说这是非常重要的。还有另外一部分是我们的用户设计这个电池的Power和这个电池的体系的时候能够控制他们的标准,比如O度以下不让充电,-10度的时候最多只能够0.2C充电。在充电的过程当中大家都知道这个体系会激化,这是Capacity,激化就是阴极电位往下跑,阳极电位往上跑,这有可能会产生离金属的析出,一种是光滑的锂金属,一种是高比表面积的锂金属,高比表面积的锂金属的析出是非常害怕的。对于这种复杂的体系我们能不能观察到锂金属的析出呢?很难的,顺杆的过程就跑了,尤其是光滑的锂金属和锂碳结合的时候找不到,我们有一些数学的模型来解决,还有一些浓度的分布,理论上算出来在哪些情况下会得到锂金属的析出,我是我从三洋索尼得到的一些数据是一致的。这是一些实验的数据,这是一些没有锂金属析出的数据。

怎么样避免锂金属的析出,Anode,有业态的也有固态的,讲到底固态最重要,Diffusion  Coefficient很重要,日本有一些很好地制造炭的公司,他不是解决Diffusion  Coefficient的问题,而是解决Diffusion  Length的问题。这是一个锂金属析出的最大电流,一般的情况下常温的扩散系数是10的-10次方,中间有一个数字是75.57,我如果把SER膜增加了10倍,结果是没有什么变化。再变化多一点,0.01一直到0.001SEL没有什么影响,说明什么问题?SEL的厚度对于炭电极的放电和充电计划贡献不大,贡献大的是什么呢?Diffusion  Coefficient,还有一个所谓的颗粒的直径就是说明Diffusion  Length很重要可以用很小的颗粒很高的充放电,但是很不安全。既要他充放电很快,同时又要求他的Diffusion  Length很小。

电极是一个复杂的体系,阴极和阳极是互相联系的,不是一个个单独的体系,阴极的行为能够影响阳极的体系,他们相互之间是有联系的,在这种情况下联系是比较小的。但是在这种情况下颗粒直径比较大的时候,阳极直径比较大的时候这个时候相互的关联是非常强的,他们通过电解液的形式联系起来的,电解液当中要传输离子。

最后一项,电阻很小的时候对电池没有什么影响,1欧姆和2欧姆,下面没有什么变化,变成4欧姆的时候变化很多,说明什么问题?说明他有一个最大的值,如果一但过了最大值这可能有一个瓶颈,也会影响锂金属的析出。这个是隔膜被氧化,隔膜被氧化也会导致锂金属的析出。我们最好的办法是解决什么呢?最好的办法是解决Length的问题。我就讲到这儿,谢谢大家!  
    
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2009-05-27 20:13 | 只看楼主 树型| 收藏| 小 中 大 3
专题讨论一:如何确保动力锂电的安全性
以下为“如何确保动力锂电的安全性”专题讨论的文字实录:

主持人:现在进行专家讨论,会邀请我们的专家到讲台上来,第一位是克劳斯勃兰特博士,第二位是中村宏教授,第三位是张正铭,第四位是阳如坤,还有贝特瑞的岳敏,还有博士,还有杨晓青,还有曹建华,还有高原来自于FFC,还有姜俊伟,还有赵淑宏,还有白侯善先生。我们今天讨论的题目是《锂电的安全性》,这对锂电来说好像是一个永恒课题,在安全性总是有很多令人担忧的事情。想请各位上来提一些安全性方面的见解。然后下面有什么问题的话可以举手,也可以点名要求上面的嘉宾哪一位回答你们的问题。

我先提一个问题问一下中村宏博士,因为材料是非常好的,很高容量的材料,但是我并不认为是很不够安全,您觉得您的材料有多安全呢?

中村宏:这种材料我今天早上跟大家分享了一下,比如说热稳定性确实不是很好,有一些。另外我们正在解决这个热稳定性的问题,有一些怎么样来改善材料的特性,不仅是这个化学成份,还有形态方面、还有其他方面的改进。目前确实做得不是很理想,但是我们相信肯定是会克服的。我想评论的就是容量要更高的话你可能需要想的话就更多了。

主持人:听起来非常好,非常鼓舞人心,这样让我们有一个希望,将来可以得到高能量也可以高安全。下面邀请下面一位发言人。

嘉宾:大家早上好!我会用中文来说。对于安全新来说,我觉得我比较赞成约翰做的PPT,我觉得电池是两个方面,一个是材料,一个是设计。材料本身的安全性就像中村宏说的材料的本身安全性用DNC和ARC非常好,他是研究电解材料和材料在不同情况下的安全性。但是对于电池的安全性不仅仅考虑材料的安全性,更重要的是考虑这一个体系的设计。举一个离子,我加拿大我以前的导师我得很好,他研究材料的安全性研究得非常好,包括各种各样的材料,现在国际上有一种硅和硒的负极做得容量非常好,硅和硒的电池对于安全是非常好的,这个电池的本身能量密度高了材料很稳定,但是有一些电池也不是很高的,我们做过实验3.5安时的18650像火焰一样可以持续4.5,但是2.2安时,火焰只能够持续10秒钟。我用英语总结一下,刚才我提到了电池的安全,其中一个就是材料,不材料的稳定性非常重要,阴阳极还有电解质,DNC和ARC都是非常好的一种工具来计算阴阳极的材料和导热,非常好。来计算材料的热稳定在不同的电压下,在不同的温度下。张博士刚才也讲得非常好,他们来研究电池系统整个的安全性和他的稳定性、热稳定性,非常重要,因为他既有材料还有电池的设计、阴阳极,如何去安排它们,怎么样去排放。因为刚才张博士有数据表明,比如说对于三层的这种石墨,我们可以看到这种ABC三个轴,C轴的非常少,如果说你阻隔的AB轴的导热光是C轴会非常安全。中村宏和张先生都谈到了这个材料还有整个系统的设计都要关乎安全。

嘉宾:我非常同意刚才说的安全性一个与材料有关,一个与设计有关,同时又一个很重要的因素,就是怎么样去制造它?制造过程有没有关系?如果你有最好的材料最好的设计,如果制造的时候搞短路了,这个电池还是会不安全。

主持人:我想你们肯定介绍给我们是最安全的电池,给我们讲一下。

托斯顿:我是Phostech的CEO,我在这里就是在推广我们的磷酸铁锂,这是未来的一个阳极材料,我同意刚才所说的,因为现在有一个趋势就是要更高的能量密度及这种能量密度越高电池会越来越热,而且结构越来越高,怎么样控制它改善我们的材料是一个问题。磷酸铁锂能量密度并不是非常好,但是它非常稳定,他是可用的这种密度,并不是特别高。今天下午我会跟大家讲得更多更细一些。因为我们这种能量的密度基本上是我们可以用的,磷酸铁锂它有不可比拟的优势,并不为他本身的内燃进行继续供能量,所以它是很安全的。

克劳斯勃兰特:大家好!我是各个公司GAIA的总经理,我们非常关心锂电池的生产和安全,我同意刚刚所说的,我们有时候要放弃一点能量的密度确保这个系统的安全,能够若它达到10—20千瓦时的使用,来达到40、50安培小时。我们的系统安全跟我们选择材料有关系,刚才我们提到了怎么去管理电池,比如说其中有100个电芯,电热的管理,在这种大电池组当中怎么样去管理,还有上网本电池当中怎么样去管理,这些都是关乎安全,这些都要求每一个电芯它的电子系统都是分离的、电镀的。很重要的一点就是我们要考讨论到热传导,电芯之间不要进行这种热传导会导致这种失败,最后会形成灾难性的失败或者是失误。我们可能可以遏制一个单独的电芯的危险,但是却不能控制电芯与电芯之间的热传导导致的失败。我们上网本用的这种电池也不能用在大的电池组当中,因为到600电压的时候它就会伤害每一个电池。我们现在要遇到很多的挑战,我们公司已经做好准备来去生产这种更安全的大型的电池,所以我们也要做很多的调查和研发,无论是在电芯水平,也在我们整个的系统水平,这是一个很大的挑战。

嘉宾:我非常同意刚才所讲的,尤其是张博士所讲的这种安全问题。从系统的角度来看这个安全是很重要的,还有刚才毛博士提到的这种生产过程当中要关注安全。我要谈一点是从材料的这种基本的研究来谈我的想法。我想因为我是在这方面专攻的,所以我有发言权,反则我就没有发言权了。因为有不同水平的方法,因为我们有一种整合的方法是从材料的整合角度来看的,哪一种材料他从本质上就比其他的材料更安全?为什么他们有些会有热崩溃,有些就没有热失控?他把他们排一个序列,什么样的组合是最好的?因为没有任何的一种材料是完美的,我们必须看到他们怎么应对和这些系统阴极、阳极和这种电解质进行反应来决定哪种好、哪种稍次,我想材料是非常重要的一点,就安全来讲。比如说从系统角度来说,元件角度来说,还有其他的这种电子控制的方法来讲都是同样的很重要的方法来保证安全。

主持人:有更多的评语吗?
张正铭:虽然我不爱夸夸其谈,但是我还是有些要说,安全是一个很复杂的问题,我们谈论到这种系统、材料等等其他的问题,但是一个我们没有谈到的一个领域。我们需要达成共识,也就是加工的一些技术,尤其我们测试的这种方法论必须达成一致。你怎么能够确保实际操作过程电池不会爆炸?比如说我接受10PVB的这种水平,但是没有任何一种方法能够确保绝对的安全,但是我们需要安全,它是我们计算出来的通过建模计算出来的,但是你知道刚才毛先生等等都谈到了加工的过程,加工生产过程非常重要,我们提到了PVB的水平,不是系统本身就不安全,问题是出在制控当中。我们要谈论到我们的测试方法论或者是我们的标准、我们的规范。**组织还有像这种联合国的组织,这种交通运输的组织部门、联盟,能源部门、中国信息产业部,他们都有相对于安全的一些规范和标准,使用这种非常有逻辑的科技的方法论来出台这方面的方法没有数据就不要谈。

嘉宾:我同意你们刚才说的的,我想加一点,现在锂电池它的设计生产的方法论都是从小型的可便携式一直到这种大型的这种电池,这是越来越难管理的。当然我们现在面临这种挑战,我们对这方面管理的要求就越来越高,我们鼓励人们更加创新,因为今天我们管理安全做出了很多的妥协或者是交换,我们又要保证安全、又要不去增加更多的成本和占地面积,这也是要面对现在解决这种大电池安全的问题也是一个挑战,所以我希望看到人们越来越多地创新,相互竞争来重新在设计上提供更多的选择来去进行这种阳极和阴极材料,我并不认为这是一个解决方案,我希望鼓励大家想得更多,更加能够集思广益跳出俗套去思考,去考虑使用什么样的阴极和阳极的材料,尤其是中国。

安全来说我们今天使用的是小电池,当我们做汽车电池的时候,汽车电池几个数量级,要达到这个安全,我觉得一个重要的是需要创新,我们今天达到的这种安全实际上是一种妥协。因为我们可以做的空间很小,有很多的约束。我们必须要考虑到能不能解除一些电池设计上的约束,这样我们在可需要的设计的材料选择的空间增大的情况下,我们才能从根本上解决大型电池的安全。如果只是用这种小型器械的电阻上解决大电池的安全,没有本质上的创新,我觉得是比较困难的,谢谢!

嘉宾:大家早上好!我是来自于贝特瑞。作为现在我们锂电池的发展确实面临着一个很大的机遇也有很多的挑战,在锂电池现在面临一个业务的拓展在动力电池的发展,对于安全性能是我们一个急需要要解决的问题,前面好多的专家和教授就这方面问题做了一些研究和汇报。因为电池最终的一个爆炸有可能是一个热点的产生和一些材料的损害,从这方面来说,作为我们贝特瑞作为一个材料的制造商,我们一直就这个问题希望在材料本身从一个电池安全性的源头去思考这个问题,如何解决电池安全性的问题,因为锂电池他是提供一个活性的物质,有人刚才提出这些材料有可能在氧的循环随着循环锂的脱离以后可能结构不会这么稳定,可能释放一些氧出来。我们希望从这些材料去克服,不断地通过一种制造工艺的改变,同时有可能是更多地解决这些正极材料上的缺陷,希望在正极上能够减少氧的释放同时保持它结构上的稳定。我们目前有很多的负极材料,更多的是因为锂跟炭的嵌入性也是非常相似。我们能不能在未来开发一种新的体系出来,锂跟炭的溶度高一点,他的界面反应膜更稳定,他结构稳定的东西在一个高容量,我们目前研究更多的是硒的金属和硅的金属做的替代,还有做一些类似的研究。我觉得作为一个安全性的问题的话,我们是希望从这个安全性的一个源头去找思路、找方法。

同时,一个电池的安全性是一个体系的问题,不管是从制作工艺做出来以后这个工艺是非常至关重要的,因为正负极怎么样去搭配,怎么样去组装,这是一个很重要的体系。后面的动力电池方面是一个系统,需要有一个自动化,需要一些混合体方面的结合,所以我觉得这个是应该需要更多的团队、更多的人去研究的一个东西。作为我们来说,我们希望从最终的材料本身能够提供一个很好的解决方法,在这边我今天上午学习到了很多,非常谢谢大家!

曹建华:我想表达一个观点,因为我以前在学习的时候我的专业是高能材料和***,我对爆炸有自己的理解,高的能量意味着不安全,我们锂电池一直不断地追求高的能量,也就意味着更不安全,好比一颗炸弹,炸药装的炸弹越多意味着爆炸的威力更大,但是我们看到这个炸弹其实很安全,我们在仓库里面放了十年、二十年也不会炸,制造过程当中也不会炸。只有在我们需要它炸的时候才会一定会炸,这是一个高的可靠性的要求。

我们做电池也是一样的,相当于能量越高爆炸威力会越大,但是威力越大并不意味着它一定会炸,这只是一个概率的问题。我们所要做的工作就是不断建立这种概率,希望从1PPM、PPPM或者是BM,1BM、1BBM,我们了锂电池离不开它,需要我们从材料到电池的设计、制造,以及锂电池的运行,包括了这个管理系统去克服一系列的困难,来实现他的安全性。大家每一个人都坐飞机,飞机已经离不开你的生活,因为他快捷、便利,但是飞机意味着什么呢?400多公里的速度、1万米的高空,这就是具有高能量的一个东西。从高空跌下以400、500多公里的速度撞击地球,大家想想这是一个什么样的后果?但是飞机很不安全,我们需要的就是一个从原材料、设计、制造到运行管理,整个一套系统的东西来建立它的不安全的概念。

白候善:大家好!我是来自北京的白候善,很有趣我们去年在这里也是讨论锂离子电池的安全问题,我们讨论的是小型锂电的安全问题。对于动力锂电我们确实认为我们今后面对的首要的一个问题是安全性的问题,关于动力的锂电要产业化也会有其他的一些问题,比如说它的容量、寿命、成本等等,的确是很多的涉及到安全性的问题,因为不这个话要产业化几乎是不可能的。在前面这些年限制动力电池的产业化首先的是一个安全的问题,近两年从业界来看,动力电池的产业化好像显得有些正在加快速度,好像这个问题已经不存在了,我们也没有听说谁生产的动力电池爆炸,刚才杨院士也提到了北京奥运会期间500多辆的电动汽车服务那么长时间也没有听说发生什么事故,似乎这个问题已经不存在了。

我个人认为动力电池从材料、从设计、从制造来看,这些问题已经基本上解决了,安全性可能在一般的情况下不是一个问题了。为什么今天这个会议还把它作为一个议题来讨论呢?我觉得这个安全的问题不是说你做一批电池甚至个别电池是安全的,而是说将来作为一个产业存在、作为一个行业存在,我们是信任它的,是可以使用它的。因为生命是最宝贵的,安全的问题通常威胁的是生命,它是非常宝贵的,即使是非常小的概率的事件也是不可接受的。我们说得更准确一些,对于动力电池的安全性的问题如何避免大规模生产以后不出现有危险的电池,我觉得这样可能更加准确一些。怎么样解决这个问题?在一般的技术设计问题解决以后,我觉得这个实际上是一个制程的问题,生产质量过程管理的问题,最近大家不再抱怨小型锂电的问题了,说话在业界、技术界、产业界这个问题已经解决了,对于动力电池的问题我相信只要这个问题通过一段时间学习的积累,这个问题也是一定能够解决的。但是我们的确要非常地重视它,在真正的产业化、规模化以后,如果出现一量次事故的话对我们这个产业链会形成一个非常大的影响。这就是我的观点,谢谢!  
    
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2009-05-27 20:14 | 只看楼主 树型| 收藏| 小 中 大 4
回复:第四届华南锂电(国际)高层技术论坛——发言稿
阳如坤:大家好我是来自吉阳阳如坤,我在这里很感谢组委会又把这个题目提出来,其实在这之前我有一个很大的顾虑,因为国家也在推这个事情,电动汽车也在不断地出来,很多的企业在迎风而上这个动力电池。我顾虑是什么呢?估计1—2年中国到处出现动力电池爆炸的时候对整个行业可能会有很大的影响,我再次提醒各位的老总上这个电池的时候一定要把安全放在第一位。

在制程方面我可能比较关注制程方面,我觉得制程很复杂,有一个关键控制住了对安全是很好的。第一是把原料控制住,第二是把水份控制住,第三是把生产安全控制主,第四把质量控制住,把这四各方面控制住和了以后对于动力电池制程安全性方面可能会稍微放心一点。

嘉宾:我觉得在中国有一个管理的问题,管理跟质量控制的问题,质量控制跟管理有很重要的联系,刚才张博士说到了锂跟负极接触是最容易爆炸的,我们要在上面贴一个胶带,这个胶带都说好了都要这么贴,结果到车间一看它是贴了胶带了,但是该贴的地方没有贴到,不该贴的地方贴了一大块,问题也出现了,没有人管,电池也跑出去了。这种情况也是经常发生。我认为要真正地把中国的电池做安全了,一个非常重要的问题是管理一定要到位,执行力一定要达到这个水平,否则的话刚才说你的设计怎么做也是很难做的,这是其一。

其二,刚刚杨总说得很对,我认为我们在中国还是要大力提倡自动化工厂,虽然我们中国的人力资源很丰富,但是我跟大家再提一下,人还是一个不可靠的因素,你们到生产线去查,早上5点钟的时候,假设我们是三班倒不停的,你早上5点钟到车间里面去看那是什么状况的,不是早上10点钟有外宾来参观、有总裁跟着来看的时候,早上5点钟到车间去看的时候那个时候是操作什么样的状况,那个时候的质量是不是能够保障呢?是我们刚才提到的PDDD的数量级,10亿个电池里面只允许有1个出事,早上半清醒的状态怎么样保证他在那个时候怎么样生产出可靠的产品和安全的问题。


主持人:他提了一个非常有意思的观点“人是不可靠的”,这是非常有意思的,现在可以让我们听众来提问了,如果大家有问题的话可以给他们提问。

【现场提问】刚才各位已经从材料、设计、制造都谈到了电池安全性的问题,我还想回到最原始的那个问题就是材料。我想问一下,因为在座各位已经有正极材料、负极材料、隔膜,独独缺少一个电解液的厂家。我想问一下涉及到这些材料方面,各位还有什么看法,从哪些途径提高我们这些材料的安全性,最终提高我们电池的安全性。

嘉宾:我们也是做正极材料的,刚才这个问题我试图回答一下。今天有几位专家的报告其实已经提到了,对于动力电池安全性的问题首要的可能还不是材料,第二位可能才是材料,首要的是电池的设计,刚才张教授也谈到了。动力电池发展到今天正极的材料我觉得已经能够满足动力电池安全性的需求了。在小型锂电上钴酸锂可以用的,动力电池上安全性要差一些,但是我们有更好的材料,它的安全性以及变得比较好了,比较能够满足这个要求。我们做正极材料的今后面对的问题是在大规模生产的时候怎么样保持这些材料的一致性,磷酸铁锂这些怎么样解决材料一致性的问题,我们材料将来的生产工艺、设备、整个管理系统要能够满足这个一致性的要求,这样从材料的角度动力电池安全性能够作出一定的贡献。这是我的看法,谢谢!

【现场提问】我觉得我们讨论安全的时候首先要知道不安全,要做出安全电池首先我们要能够做出不安全的电池。我觉得张先生说到了最根本的问题,就是他要找出我们不安全问题的根本。我们在莫里的时候做过研究,如何在电池充满的时候爆炸,或者是循环50次爆炸,我们做得比较有限,张博士在您的文章里面提到的很多东西跟我们非常类似,我想问一下你是否做过这样的类似实验,这个数据您有没有?第二个问题,刚才提到的大电池、小电池的问题,在Power这个问题上是否按照我以前的认为莫里电池不能做得太大,如果做得太大就会引起爆炸,各位专家是否能够同意我的意见。谢谢!

张正铭:问题是谈论到电池的安全,不仅仅是一个电池而且是电池循环当中的安全,今天绝大多数的安全测试都是用这种新的电池的测试,我知道这是一个问题,这也会导致很多的问题。大家实际上知道很多的现实当中发生的安全事故并不是说这种新电池,而是这种循环使用的电池,我们确实有很多的测试这种循环使用的电池。比如IEEE1625我们进行了100次的循环测试,所以我希望把这方面的测试继续推进。

另外,为了回答你的问题,我们怎么去选择这个测试?这个测试的结果有多大程度上是可靠的?比如说我们测试了安全,但是实际上这个电池还是爆炸了,你刚才谈到PPB、PPM等等,刚刚毛先生说过我们要加强制控,我们要控制什么?电池、加工过程、材料的选取,我们都要去选择、都要去控制,这是非常重要的一点。比如说在低于0度以下我们怎么办?那种情况下还想达到我们需要的倍率是非常难的。我想随着技术的改进,我们可以在很低温的时候加高压然后产生很高的容量倍率,但是我们并不鼓励你们在低温之下为这个电池充电,我是指的这个能量电池,并不是功率电池。

主持人:谢谢!我想我应该结束今天上午的议程,今天下午我们希望最好还是赶在13:30能够开会。谢谢大家的参与,今天下午见!  
    
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2009-05-27 21:33 | 只看楼主 树型| 收藏| 小 中 大 5
深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司李斌
以下为深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司研发部的项目经理李斌演讲的文字实录:

【主持人:毛焕宇】感谢托斯顿的精彩演讲。下面一位演讲人是深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司研发部的项目经理李斌。毕业于昆明理工大学05年一直从事锂电征服材料的研究开发,研究生期间曾承担了国家自然科学基金的项目、氧基纳米结构锂离子电池负极材料制备技术与表征和多元复合锂离子电池正极材料项目的研究和制备。欢迎李先生给我们作演讲。

    【李斌】先生们、女士们下午好!非常荣幸有这个机会站在这里就我们纳米材料在锂电池的新应用发展在这里作一个简要的交流和分享。作为锂离子电池,在上个世纪90年代面世以来,经过我们20几年的一个发展,它取得了一个在各行各业的应用已经给我们的生活已经息息相关。主要从目前的技术发展和向高容量、高功率、高安全性的一个发展,所以说这方面对于我们的材料制造公司提出了更多的一些要求。就锂离子电池而言,它主要是由正负极材料、黏结剂、电解质等几大材料体系组成的,对于一个锂离子电池材料来说材料的制造工艺、材料的性能,对于锂离子电池当中起着至关重要的作用。

    就目前来说,我们了解的一个信息,在目前的这种电池所采用的材料主要是一个是NCA、NCM和锰酸锂、磷酸铁锂等等,因为这个面临着现在锂离子电池不断地拓展,对材料的发展确实提出了一个很大的挑战。所以说目前对于锂离子电池的正负极材料应用的推出、研究、开发越来越广泛,就如现在正极材料目前开发比较多的一个是多元复合正极材料,还有其他的一些研究已经在世界的研究非常热门,这方面也取得了一些突破性的进展。负极材料方面,现在主要是一个LTO和硅基和硒基材料的研究发展和硒硅复合材料的一些发展。目前锂离子电池的应用逐渐由消费电子的应用推广到动力电池和一些卫星上的一些使用的电池,要满足这种现状的需要我们在材料上提出了一个更大的挑战和机遇,我们一直在寻找满足未来能源储备的一个材料储备的方向,我们在想我们的材料制造工艺路在何妨,其实一直就在我们的身边,如同锂离子电池面世以来,上世纪90年代,一个由IBM排列出这三个字幕以来开启了纳米技术的一个先河,随着20多年来纳米技术渗透到锂离子电池制备技术的发展,制备纳米纤维、纳米管、纳米粉体和纳米材料技术越来越成熟,我们说下一个锂离子电池的制备技术在哪,如何寻求锂离子电池材料的突破?目前我们贝特瑞从事了十几年的研究发现,利用一些纳米技术来制备材料的话它有一些特殊的很有异议的发现,能够解决目前出现的一些锂离子电池安全性能、循环寿命的一些问题。

    大家现在也讨论得非常热的,现在因为锂离子电池的安全,负极材料由于它所采用的还是以石墨为主,也是涉及到一个安全的问题,跟电解液体系反应的时候,它有可能在表面材料形成一种膜,跟锂电的电位差不多的,跟膜不稳定的情况下造成一些爆炸,所以对负极材料的研究越来越热,这在我们的公司做了几年的研究,在硒硅做了一定的工作,锡合金跟锂反应形成7个不同项目的锂合金,在反应的过程当中会有不同程度的膨胀,会达到300%的体积的膨胀,目前的技术做成纳米的粉体或者是6级的粉体应用在材料当中的话,可能会造成在循环过程当中一个粉体的粉化,最终造成锂离子电池的失效。所以说这方面要解决一方面要满足一个现代高能量、高安全性电池的要求,同时也要克服这个材料本身的一个问题的情况下面,我们采取什么样的方法去克服这个困难呢?这是发表在08年一个先进材料上的一篇文章,可以说给了我们一个很好的思路。它是采用了一种液向的,开始用矽酸哪包覆氧化硅做成一个复合的球体,然后作出一个反应然后做出一个锡球的核心,然后通过做成一个表面层炭的包覆,可以看到他在100周的循环之下他的能量能够保持500毫安时每克,这个技术当时也给了我们一个方向,我们的锡基材料如何去克服它的一个面临的困难。

    同样的,硅基材料具有每毫安时4千的容量发挥,但是它很容易造成一个材料的失效,这样采用目前的研究这是08年斯坦福的文章,他做成纳米硅线正式测试下他在一百周的循环能够保持1000左右。材料面临锡硅,大家不管如何对复合材料如何研究进入了一个白热化的竞争时代,希望找到更合适的一种方法克服目前锡硅材料的膨化问题。他膨胀是一种有效体积的膨胀,做成多孔体系的材料,他做成一个聚合物的形式,通过一种热处理的过程做成一种等大球的一种多孔的硅基材料,这个材料从理论上说,它主要是提供一个膨胀的空间,在一定的程度上在循环上能够缓解锂跟硅反应造成的焚化的作用。

    有可能下一个负极材料,因为动力电池的氧化钛,他有很好的性能,他是一个0异变的材料,他的负载量比较低,我们可能需要大倍率地充放电,这可能跟他的通道、跟他的传输速度是有关的,通过这种做成一种纳米管的形式正极用高电位的锰组成了一个电极,碳酸锂有一个缺点是电位比较高,他可能是0.3左右,动力电池储能这一块给我们提供了一个方案,我们建太阳能一样的储能还是以铅酸电池为主。我们如何做到几千次的循环保持容量,这个设计是非常有意义,而且对材料的发展起到一个很好的启示。目前材料的体系不断地推陈出新。

    也有镍锡本身的膨胀达到300%,能不能在我们的硅或者是锡里面植入一些副活性金属来减少它的膨胀和焚化的效果,目前也有人采取一种镍锡合金来做,镍本身是非活性的,它跟锂反应的时候能够反应成一个支持的网络,在一定的程度上能够抑制锂合金化带来的膨胀问题,通过一个纳米的技术把它做成一个纳米的粉体,一方面减少有效的体积膨胀。这个材料在测试也是发表在一个08年的一篇文献上,所以它取得的结果对我们很有启发。

    这对我们来说是很有意义的一个事情,今年发表在Nature的一篇文章,是一个斯坦佛的教授做的,动力电池大倍率放电的情况之下,他的离子电导非常小的情况下如何扩散他的电的路径,他通过一个纳米做成纳米粉体,采用190情况下循环100的容量保持了一个120的容量,这突破了一个磷酸铁锂的局限。我们目前所了解的材料所看的话,我们如何去应对目前对锂离子电池需求的一个发展,如何去解决,从这上面看我们通过一些研究在纳米技术的一个成熟而植入到我们一个锂电池征服材料的制备过程当中,它可以在一定程度上给我们提供了一个很好的前景如何去克服。

    所以说,我相信这需要大家的努力,不断地开拓,我相信纳米技术如果引入到我们的锂离子电池材料当中来的话,将给我们带来一个锂电池正极材料一个飞跃性的发展。

    下面我简单介绍一下我们公司关于一个纳米材料的一个研究和开发的情况,目前我们公司主要分成量大块,一块是深圳区的公司,还有一个是在天津的公司,主要以动力电池开发为主的一个场所。这是我们一款新推出的新发展出来的研究路向,大家都知道在负极材料的续放过程当中会在表面形成一种SM,这个表面的形态如何控制,如何跟电解液的匹配更符合,同时在后期的循环保护会更安全、更稳定。我们采用的是球形石墨的情况下做一层包覆,然后采用一种处理方式做到在表面包覆一层纳米的非基石墨在里面,他一方面改变了跟电解液匹配的问题,这一款材料我们现在测试的结果是在一定的程度上提高它的循环能力,同时它在安全性方面得到了一个很大的改善。它在他的效率上也得到了一个很好的提高。目前这个能够做到355左右。

    这是我们的另外款的一个负极材料的开发,大家都知道一个动力电池的发展,动力电池运用讲究一个大倍率,如何让更多的锂离子快速进入一个材料的合成反应,这个方式其实大家可以想一想很简单,你如何一个是把它的粉体做细,一个是通过它的一些孔在如何让更快速、更多地去反应。我们就采用一种纳米造孔的情况下,在一个球体上面植入一种聚合物、有机物,然后经过一个热处理,能够有效地在材料中间造孔,而在一定的程度上提高锂离子的嵌入通道,增加他的扩散途径。目前因为通过这样的一个改进,一方面提高了他的一个容量,在所有的容量上它能够做到360以上,它的效率能够做到90%。

    所以对于我们来说一个负极材料的研究,目前大家都知道现在一个负极材料还是以石墨为主,要不然就是人造石墨,要不然就是天然石墨。如何研究一个单单的原子炭,谈本身在我们应用非常广、了解透,炭的本身是各种各样的,如何去了解这个。目前的技术我们现在能够做到一个球形化,在一定程度上提高了它的一个加工性能,同时它带来的是因为它表面的光滑,无论是对一个材料的发展来看,而且材料在反应的过程当中主要是跟一个界面的反应。所以我们的一个思路就是你如何改变它的界面,如何改变它的形貌来提高材料的应用。这就是我们针对负极材料做了两个不同角度采用纳米的思想,如何在这个处理负极材料的表面形貌跟他的表面性能这一块的一个初步的一些实验。

    这是另外款正极材料的一个纳米材料的镶嵌材料,目前的一些动力材料本身有它的一些优越性,可能它由于它离子的稳定性和安全性,但是它的材料有一些本身的缺陷,比如电导率、电子传导率比较低,如何弥补一个材料的不足之处,我们需要采用一些更多的方式跟渠道如何去提高。所以我们通过一种目前采用的一个技术作为一种镶嵌,比如说你采用一种高导电的一种材料镶嵌在你的材料里面,或者说通过一种化学生长的方式随着你在材料过程当中让它更生更长,有效地弥补一个单材料的缺陷地方。我们一直在想,世界上任何的东西都不是完美的,都会有一个缺陷,我们要做的就是用两个的东西复合,不同的工艺去弥补各个材料的不足之处,希望做到1+1>2。这个材料的数据它在200周,大于85%的循环,他首先是采用一个液相做成了纳米的粉体,他的容量在150—165,这是通过一定纳米的制备改善了一个材料的形貌,同时改变了一个材料导电性能的这一块。

    下面是我们一个N系的多元正极的材料,目前我们采用更多的是以钴酸锂或者是单纯的锰酸锂为主,这种材料他目前要应用在我们的动力电池方面一个是他的截止电压太低不安全,目前这些材料对这些材料的发展提出了更多不同的材料体系,比如多元、二元、三元的材料,比如N系的材料都取得了一定的成果和面世。我们通过液相的方式和前期的处理再控制一次材料的生长,再做一次孔的堆积,在一定的程度上首次放电容量可以达到160—165,效率能够大于89%。特别是它的循环性能上,因为通过改善它的颗粒度,以及它的形貌,在500周的循环依然还可以保持90%以上。这是一个简单的成品电池的测试结果,在350压实的情况下200周的容率保持率在97%以上。

    大家非常关心动力电池的硬发展,我们公司在电池材料的研究经过了几十年的发展,我们如何应对、如何迎接这个挑战,如何去做,大家都知道目前的石墨他是一个单通道,他是承接一个锂的扩散,如何满足动力电池的高充高放、安全性的要求?目前采用的方向我们有量个工作,一个是CMB跟硬炭,你做成一个球以后它的表面是多通道的,它是四面八方锂离子的扩散的途径,这是一个动力电池应用非常有意思的地方,做成求的时候表面有多通道,克服了目前单纯的锂离子的嵌入。还有一个是他的硬炭方面的负极材料的发展,我们用的一个是人造的还有一个是天然的,硬碳有一些优越性它的原石墨化,非石墨化更容易在电力电池的应用和充放的稳定和安全。

    我们大家都知道纳米材料本身具有一些特殊的物化性,体现在他的反应速度、电子输送和离子流的方面,因此将这种纳米技术植入到我们的锂离子电池当中来可以极大地提高材料的性能。但是纳米材料也有不同的应用方向,我们认为在一个纳米跟亚微米的情况下将是一个很好的发展方向,我相信在动力电池的材料制备上也是不例外的。但是我们同时要认识到纳米材料的不足之处,它并不是万能的,我们希望它带来更多的副反应的可能,我们希望将纳米材料体现一个用这种思想在一个材料的微观设计上用这些思想去设计他,他用的制造体现在材料微观技术提升锂离子电池材料的发展。谢谢我们的团队,也谢谢各位对我们贝特瑞的一如既往地支持。谢谢!

    【现场提问】我问两个问题,第一个问题是你刚才介绍了很多非炭负极的一些情况,我不知道贝特瑞是不是也在做这方面的工作。第二个问题,你刚才已经提到了像硬碳的这些材料,你们有没有应用的实例?谢谢!

    【李斌】这个方向是因为我们一个要面临未来的一个方向,这是我们的一个战略目标,一直在从事着一个开发。我们为什么要采用这样的一种思想?就是在我们研究开发中才发现这个问题的,为什么我们要用这种方法?我们做材料的话,在负极整个材料的加工工艺里面已经做得非常成熟,就是因为目前的技术不能满足于动力电池的发展,所以才发现通过这种文献来给我们一个启示,这也是我们一直在开发这种材料,而且在一定程度上已经取得了一些进展。

    第二个问题,关于硬碳方面,确实在应用方面我们只是做一些产品的推广,有可能是一些大公司有跟我们合作的已经在测试,谢谢!

本主题由 管理员 admin 于 2009-7-10 16:17:48 执行 设置高亮 操作
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