中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：“2016年第五屆中國(guó)電池市場(chǎng)年會(huì)暨2016年第一屆動(dòng)力電池應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)、2016年第二屆中國(guó)電池行業(yè)智能制造研討會(huì)”于11月14日在北京拉開(kāi)帷幕。在本次會(huì)議上，北京理工大學(xué)教授吳鋒做了題為《高安全性和可靠性的先進(jìn)電池材料研究進(jìn)展》的專(zhuān)題報(bào)告，以下是根據(jù)速記整理的內(nèi)容，未經(jīng)本人審核，僅供參考。
北京理工大學(xué)教授吳鋒先生發(fā)表主題演講
吳鋒：大家下午好！今天讓我來(lái)講，題目也是他們給我的，我主要是講這個(gè)主題。咱們前面好多報(bào)告都講，現(xiàn)在電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)進(jìn)入我們的生活了，現(xiàn)在有各種各樣的車(chē)，而且也充滿(mǎn)了誘惑，現(xiàn)在新型電池已經(jīng)成為人們關(guān)注的話(huà)題和金融投資界青睞的對(duì)象，但是也不乏被人炒作，引起各界的躁動(dòng)。我不說(shuō)大家也都明白，特別是我希望媒體的同事們能夠稍微注意點(diǎn)，不要跟著他們太炒作。
剛才報(bào)告也講了，我們現(xiàn)在實(shí)際上對(duì)續(xù)駛里程的要求越來(lái)越高，電動(dòng)汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)象其實(shí)就是燃油車(chē)，你要和燃油車(chē)一樣有相當(dāng)?shù)睦m(xù)駛里程，價(jià)格上還能夠相當(dāng)，這樣的話(huà)才能夠在市場(chǎng)當(dāng)中占有一席之地。現(xiàn)在國(guó)家把指標(biāo)都提的很高，在這兒我們肖主任都是參與的，都很明白。上午的報(bào)告也講了300km、400km、500km，我覺(jué)得作為研究指標(biāo)這么提是沒(méi)問(wèn)題的，但是有些產(chǎn)業(yè)化指標(biāo)，多少輛車(chē)，我覺(jué)得是屬于市場(chǎng)行為，不一定這么提。我們上個(gè)月在合肥開(kāi)國(guó)際會(huì)議，美國(guó)現(xiàn)在那個(gè)負(fù)責(zé)人劉炬，美國(guó)雖然提500km，但是是一個(gè)目標(biāo)，大家朝這個(gè)方面去努力，最后不一定真正拿這個(gè)數(shù)來(lái)考核你，只是一個(gè)奮斗的方向，我們現(xiàn)在有些時(shí)候把這個(gè)東西，什么都指標(biāo)化了，也有問(wèn)題。
我們動(dòng)力電池的發(fā)展一波三折，前面都講了有多少進(jìn)入十幾強(qiáng)?，F(xiàn)在騙補(bǔ)，上午也有報(bào)告講，這個(gè)騙補(bǔ)本來(lái)應(yīng)該是按照法治來(lái)走的，誰(shuí)騙罰誰(shuí)，但是一宣傳之后，財(cái)政部把補(bǔ)貼目前還沒(méi)有給的給平了，所以現(xiàn)在是財(cái)政部不給補(bǔ)貼，整車(chē)廠不給電池廠，電池廠不給材料廠，搞成了惡性循環(huán)，所以這個(gè)搞不好變成楊白勞逼死黃世仁了，這個(gè)對(duì)我們來(lái)講是個(gè)不應(yīng)該發(fā)生的事。
這個(gè)里邊電池的安全性，劉秘書(shū)長(zhǎng)讓我講安全性的問(wèn)題，所以一方面，高比能，高比能肯定要帶來(lái)潛在的化學(xué)不穩(wěn)定性，現(xiàn)在大家非常關(guān)注的，電池的安全性是非常關(guān)注的。大家也知道，我們國(guó)家1月—8月，先后發(fā)生了14起的電動(dòng)汽車(chē)的燃燒事故，今年8月三星Note7開(kāi)售，之后不斷的爆出電池起火事故，一周之內(nèi)幾乎就蒸發(fā)了200億美金的股票。現(xiàn)在一上飛機(jī)就告訴你不要使用三星note7手機(jī)，不要上飛機(jī)。我們要調(diào)節(jié)和切斷電源反應(yīng)等基元步驟和關(guān)鍵材料入手，提高單體電池的安全性，通過(guò)探究電池的安全閾值邊界。
鋰離子電池和鎳氫電池、鉛酸電池不同，它的電解質(zhì)是有機(jī)溶液，而另一個(gè)鎳氫和鉛酸是水溶液，所以我們首先從電解質(zhì)入手。電解質(zhì)方面，你要把電解質(zhì)變成一個(gè)難燃的或者阻燃的或者不燃的，他們首先碰到的是導(dǎo)電問(wèn)題。圍繞改善電池安全性、增強(qiáng)電化學(xué)性能和實(shí)現(xiàn)柔性化，這是我們?cè)谘芯堪踩噪娊夥矫娴囊恍┧悸?，要重點(diǎn)開(kāi)展材料體相、表面、界面及晶界四個(gè)方面的研究。另外將柔性化技術(shù)與電池新體系固態(tài)電解質(zhì)材料結(jié)合起來(lái)的一些特色。
大家可以看出電池的熱失控反應(yīng)，主要是從電解質(zhì)的熱失控來(lái)引發(fā)的，我們通過(guò)在電解質(zhì)中加入阻燃添加劑，引入離子液體，采用固態(tài)電解質(zhì)，來(lái)調(diào)節(jié)和切換電池的熱失控反應(yīng)。一個(gè)是加入添加劑，一個(gè)是電壓可以高達(dá)4.8V，電池也通過(guò)了針刺擠壓、過(guò)充等安全性能。另外，還加入亞硫酸酯添加劑，使鋰離子電池在負(fù)40度到60度，現(xiàn)在擴(kuò)展到80度，提高它的溫度適應(yīng)性，這樣也提高了電池使用當(dāng)中的可靠性。我們通過(guò)采用不可燃的無(wú)機(jī)骨架將離子液體固態(tài)化，我們一個(gè)是用這種固態(tài)化的電解質(zhì)，一個(gè)是納米交聯(lián)基的固態(tài)化電解質(zhì)，還有有機(jī)硅基離子磷酸電解質(zhì)。我們還研制出一種新型的納米交聯(lián)基固態(tài)電解質(zhì)，同時(shí)有高室溫電導(dǎo)率，寬電化學(xué)窗口和不可然性。
我們還將離子液體固定在無(wú)機(jī)骨架中，形成了離子凝膠固態(tài)電解質(zhì)，將其原位覆蓋在電極表面，所制備鋰離子電池。離子凝膠固態(tài)電解質(zhì)，具有高的離子導(dǎo)電率，同時(shí)能夠達(dá)到10的負(fù)3次方，大家知道10的負(fù)3次方是關(guān)鍵的指標(biāo)。另外，有寬的電化學(xué)穩(wěn)定窗口，良好的熱穩(wěn)定性、可塑性等等。電解質(zhì)的材料無(wú)機(jī)骨架形成三維骨架，連續(xù)的納米結(jié)構(gòu)形成它的離子傳輸?shù)耐ǖ?，不易燃的離子液體和無(wú)機(jī)骨架顯著提高它的安全性。我們說(shuō)對(duì)于電池安全性來(lái)講，從材料角度，一個(gè)，電極材料，我們采用表面的修飾方法，通過(guò)包覆溫度敏感層，有效防止電池?zé)崾Э?。還有陶瓷隔膜技術(shù)，現(xiàn)在高端的手機(jī)電池和動(dòng)力電池都采用了陶瓷隔膜。還有高溫?zé)岱忾]的隔膜，同樣它在高溫下可以切斷電池反應(yīng)。
我們說(shuō)安全問(wèn)題不僅源于單體電池內(nèi)部的失控反應(yīng)，也取決于電池系統(tǒng)的匹配。電池安全域加邊界識(shí)別、控制與互聯(lián)網(wǎng)＋智能電池，可在保證基元反應(yīng)安全性的同時(shí)，多角度確保電池系統(tǒng)的安全性。這是我們一個(gè)課題做的，通過(guò)對(duì)電池系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)安全愈加邊界的識(shí)別與控制，建立了工況條件下電池組健康度的評(píng)價(jià)模型，確定電池系統(tǒng)的安全工作范圍，實(shí)時(shí)根據(jù)測(cè)量參數(shù)對(duì)電池組進(jìn)行健康度評(píng)價(jià)，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”研制出具有實(shí)施監(jiān)控與控制的車(chē)載組合電池安全性測(cè)試系統(tǒng)。
從電池的比能量和它的安全性綜合來(lái)看，我們?cè)瓉?lái)提出了多電子反應(yīng)，后來(lái)發(fā)展到氫元素多電子反應(yīng)，到氫元素多離子協(xié)同效應(yīng)，到進(jìn)一步新體系的固態(tài)，一直到以后向全固態(tài)電池發(fā)展，這個(gè)是我們以后高比能電池的一個(gè)發(fā)展的路線(xiàn)。
我們的團(tuán)隊(duì)有北京理工大學(xué)、中科院、清華大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)等等。
