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      电池中国网  >  专题  >  2016第一届动力电池应用国际峰会  >  日程安排  >  市场狂潮下的全球动力电池及材料技术展望
      高安全性和可靠性的先进电池材料研究进展
      2016-10-14 08:59:00
      关键词:动力电池应用国际峰会动力电池

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      图为北京理工大学吴锋教授做会议演讲

      为了帮助企业客观分析2016年动力电池行业运行情况,正确把握行业发展趋势,加大动力及储能电池的开发应用,由中国化学与物理电源行业协会和电池中国网联合主办,双登集团股份有限公司、壹能(北京)网络科技有限公司共同承办的“2016年第五届中国电池市场年会暨2016年第一届动力电池应用国际峰会、2016年第二届中国电池行业智能制造研讨会”于11月14日在北京拉开帷幕。本次年会聚集了来自政府主管部门领导、知名科研机构专家、新能源汽车动力电池产业链上中下游的企业家、投资机构代表以及媒体记者等500多人参会。

        在本次会议上,北京理工大学教授吴锋做了题为《高安全性和可靠性的先进电池材料研究进展》的专题报告,以下是根据速记整理的内容,未经本人审核,仅供参考。

          下面有请北京理工大学吴锋教授,吴锋教授是电池研究方面的著名专家,他将会为我们介绍我国在高安全性电池材料方面的研究进展,请大家欢迎吴教授。

        吴锋:大家下午好!今天让我来讲,题目也是他们给我的,我主要是讲这个主题。咱们前面好多报告都讲,现在电动汽车已经进入我们的生活了,现在有各种各样的车,而且也充满了诱惑,现在新型电池已经成为人们关注的话题和金融投资界青睐的对象,但是也不乏被人炒作,引起各界的躁动。我不说大家也都明白,特别是我希望媒体的同事们能够稍微注意点,不要跟着他们太炒作。

        刚才报告也讲了,我们现在实际上对续驶里程的要求越来越高,电动汽车竞争对象其实就是燃油车,你要和燃油车一样有相当的续驶里程,价格上还能够相当,这样的话才能够在市场当中占有一席之地。现在国家把指标都提的很高,在这儿我们肖主任都是参与的,都很明白。上午的报告也讲了300km、400km、500km,我觉得作为研究指标这么提是没问题的,但是有些产业化指标,多少辆车,我觉得是属于市场行为,不一定这么提。我们上个月在合肥开国际会议,美国现在那个负责人刘炬,美国虽然提500km,但是是一个目标,大家朝这个方面去努力,最后不一定真正拿这个数来考核你,只是一个奋斗的方向,我们现在有些时候把这个东西,什么都指标化了,也有问题。

        我们动力电池的发展一波三折,前面都讲了有多少进入十几强。现在骗补,上午也有报告讲,这个骗补本来应该是按照法治来走的,谁骗罚谁,但是一宣传之后,财政部把补贴目前还没有给的给平了,所以现在是财政部不给补贴,整车厂不给电池厂,电池厂不给材料厂,搞成了恶性循环,所以这个搞不好变成杨白劳逼死黄世仁了,这个对我们来讲是个不应该发生的事。

        这个里边电池的安全性,刘秘书长让我讲安全性的问题,所以一方面,高比能,高比能肯定要带来潜在的化学不稳定性,现在大家非常关注的,电池的安全性是非常关注的。大家也知道,我们国家1月—8月,先后发生了14起的电动汽车的燃烧事故,今年8月三星Note7开售,之后不断的爆出电池起火事故,一周之内几乎就蒸发了200亿美金的股票。现在一上飞机就告诉你不要使用三星note7手机,不要上飞机。我们要调节和切断电源反应等基元步骤和关键材料入手,提高单体电池的安全性,通过探究电池的安全阈值边界。

        锂离子电池和镍氢电池、铅酸电池不同,它的电解质是有机溶液,而另一个镍氢和铅酸是水溶液,所以我们首先从电解质入手。电解质方面,你要把电解质变成一个难燃的或者阻燃的或者不燃的,他们首先碰到的是导电问题。围绕改善电池安全性、增强电化学性能和实现柔性化,这是我们在研究安全性电解方面的一些思路,要重点开展材料体相、表面、界面及晶界四个方面的研究。另外将柔性化技术与电池新体系固态电解质材料结合起来的一些特色。

        大家可以看出电池的热失控反应,主要是从电解质的热失控来引发的,我们通过在电解质中加入阻燃添加剂,引入离子液体,采用固态电解质,来调节和切换电池的热失控反应。一个是加入添加剂,一个是电压可以高达4.8V,电池也通过了针刺挤压、过充等安全性能。另外,还加入亚硫酸酯添加剂,使锂离子电池在负40度到60度,现在扩展到80度,提高它的温度适应性,这样也提高了电池使用当中的可靠性。我们通过采用不可燃的无机骨架将离子液体固态化,我们一个是用这种固态化的电解质,一个是纳米交联基的固态化电解质,还有有机硅基离子磷酸电解质。我们还研制出一种新型的纳米交联基固态电解质,同时有高室温电导率,宽电化学窗口和不可然性。

        我们还将离子液体固定在无机骨架中,形成了离子凝胶固态电解质,将其原位覆盖在电极表面,所制备锂离子电池。离子凝胶固态电解质,具有高的离子导电率,同时能够达到10的负3次方,大家知道10的负3次方是关键的指标。另外,有宽的电化学稳定窗口,良好的热稳定性、可塑性等等。电解质的材料无机骨架形成三维骨架,连续的纳米结构形成它的离子传输的通道,不易燃的离子液体和无机骨架显著提高它的安全性。我们说对于电池安全性来讲,从材料角度,一个,电极材料,我们采用表面的修饰方法,通过包覆温度敏感层,有效防止电池热失控。还有陶瓷隔膜技术,现在高端的手机电池和动力电池都采用了陶瓷隔膜。还有高温热封闭的隔膜,同样它在高温下可以切断电池反应。

        我们说安全问题不仅源于单体电池内部的失控反应,也取决于电池系统的匹配。电池安全域加边界识别、控制与互联网+智能电池,可在保证基元反应安全性的同时,多角度确保电池系统的安全性。这是我们一个课题做的,通过对电池系统相关参数安全愈加边界的识别与控制,建立了工况条件下电池组健康度的评价模型,确定电池系统的安全工作范围,实时根据测量参数对电池组进行健康度评价,基于“互联网+”研制出具有实施监控与控制的车载组合电池安全性测试系统。

        从电池的比能量和它的安全性综合来看,我们原来提出了多电子反应,后来发展到氢元素多电子反应,到氢元素多离子协同效应,到进一步新体系的固态,一直到以后向全固态电池发展,这个是我们以后高比能电池的一个发展的路线。

        我们的团队有北京理工大学、中科院、清华大学、南开大学等等。


      作者: 吴锋      稿件来源: 电池中国网
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