6月20日,由中国化学与物理电源行业协会主办的第十一届“中国国际电池技术交流会”在深圳会展中心开幕。本次交流会以“动力电池和储能电池”为主题,重点关注了电池应用领域。全球50多位电池业界顶级专家亮相交流会并发表了主题演讲,来自50多个国家和地区的800多名行业专家、学者和企业家与会。
会上,中科院物理研究所黄学杰发表主题演讲。以下为演讲内容。
黄学杰:
首先感谢我的合作者,中科院物理所的同事,还有布鲁克海文国家实验室的朋友们,我来自于国家863尖晶石项目。
这里我为什么要讲尖晶石?为什么要做高压的尖晶石?因为它未来可能会让电池更便宜。能量密度高是一方面,经济便宜也是硬道理。
但是从商业化的角度来讲,众多参展者更多的还是比较关心锂离子电池,而且它在市场中还是比较有优势的,而且材料非常丰富,所以接下来我重点讲一下锂离子电池。
在座的有我的一位非常好的朋友,他对中国汽车市场非常了解。十几年前我们就讨论过在中国怎么做电动汽车?当时我的想法是能不能把电动自行车做好了再做电动汽车,所以我们现在做电动自行车就是做锰酸锂。为什么做锰酸锂?因为结构安全,成本低,现在中国很多厂家都在销售,所以锰酸锂电池比氰酸更占据市场。但是它也有缺点,在高温的情况下溶解衰减比较快。
十几年前我们有一些方法,在锰酸锂的表面上掺杂氧化锂,在它表面做一个处理后,就能够大幅度提高它的高温循环性能。我们把它的材料在正常的情况下做到充电态、放电态,就可以看到这个过程中锰的价态在发生变化,在高压的情况下二价锰会出现溶解。
在物理实验过程中,我们可以和清楚地看到原子中发生了什么。我们可以看到里面锰原子确实有两种状态,可以看到里面较轻的原子结构,比如氢、氧。这样我们可以很直观地看到材料发生了什么。通过观察我们可以发现,做表面处理不仅可以提升材料寿命,而且安全系数也得到提高。
现在,不仅仅在中国的市场,甚至在法国也有3万台电动自行车,所以这块市场发展非常快。锰酸锂电池在电动自行车和HEV上使用,都有一个特点,就是在低温条件下它的倍率性能非常好,2008年我们有一批HEV专门装了这种电池。
现在很多人都比较关注三元材料,越来越多中国人在做NCM,特别特斯拉在做NCA,更引起了大家的关注。以前大家想到小颗粒材料就会想到纳米,但是纳米会对于锂电池的稳定性造成问题。而尖晶石避免了这个问题,它可以有大的晶体,你还可以把它做的更大,而且可以增加材料的稳定性。我们接下来的工作表明这里面的锂跟磷酸铁锂是一样的,可以100%拿出来用,而且有非常好的性能。随着工作的进行,这样的材料只要用好100%的锂,整个电池的密度并不输给三元。
材料方面的努力会让我们达到更好的目标,大家共同努力下2020年的500万台电动车目标可以轻松达到。关于技术研究成果,每两个月我会把全球的锂电池文章做一个整理,从1000篇文章里面抽出100篇,欢迎大家下载阅读。
谢谢大家。
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