中國粉體網(wǎng)訊 金秋九月，桂花飄香。27-28日中國粉體網(wǎng)在“六朝古都”、“十朝都會”——南京成功舉辦了“第二屆能源顆粒材料制備及應用技術高峰論壇”。近二十位能源顆粒方向的專家，200余位企業(yè)代表共聚古都。本次論壇圍繞動力電池行業(yè)內(nèi)最熱門的幾大問題：如何實現(xiàn)高能量密度？怎樣提升三元正極材料的性能？研發(fā)新型儲能材料還是改善商業(yè)化產(chǎn)品？
本次論壇主要分四個大方向
本次論壇的專家與參會代表圍繞能源顆粒材料的制備與應用技術難題展開深入的交流探討�；谡吆褪袌鰧�，研究的重點集中在四個方面：1、電池的安全性；2、能量密度如何提升；3、電池綜合性能的提升；4、尋求新型材料代替鋰離子電池。
1、圍繞電池的安全性
新能源汽車是高端解決儲能的第一步。2018年160萬輛，價格1000$/kw，2014年10萬輛，209$/kw。解決電池的安全性是發(fā)展新能源汽車的基石，目前的動力電池面臨的最嚴峻的問題就是其安全性如何保障，為此專家們做了大量工作，以期提高電池的安全性。
南京大學周豪慎教授：
隔膜在鋰離子中占比重3%左右，針對如何抑制鋰枝晶周豪慎教授做了大量研究。他研究的MOF基隔膜可以有效抑制枝晶生長，讓鋰離子由不均勻沉積變成均勻沉積。研究表明這種隔膜用于金屬鋰二次電池，循環(huán)2000次也沒有枝晶；用于鋰硫電池1500次循環(huán)后，電池容量還很高，即使產(chǎn)生枝晶，也不會刺穿隔膜；用于鋰氧電池，充電電位有所下降，循環(huán)穩(wěn)定性良好，MOF隔膜有效阻擋了RM的穿梭。
南京理工大學夏暉教授：
目前商業(yè)化的鋰離子電池采用液體電解質，存在安全隱患，循環(huán)壽命短。固態(tài)鋰電池可有效提高電池的安全性和循環(huán)穩(wěn)定性。夏暉教授介紹了一種薄膜型全固態(tài)鋰電池，可實現(xiàn)完美固-固界面，目前唯一能實現(xiàn)萬次以上循環(huán)壽命的固態(tài)電池技術。國內(nèi)外已經(jīng)有公司開發(fā)薄膜型固態(tài)鋰電池的產(chǎn)品。夏暉教授還介紹了幾種薄膜型固態(tài)鋰電池的性能及研究進展以及存在的問題。
2、能量密度如何提升
2017上半年國家出臺政策：到2020年，鋰離子動力電池單體比能量大于300Wh/kg；系統(tǒng)比能量爭取達到260Wh/kg；成本小于1元/Wh；使用環(huán)境從零下30℃到55℃；具備3C充電能力，力爭實現(xiàn)單體電池350Wh/kg。為了迎合政策對動力電池的新要求，提升電池的能量密度是當務之急。高鎳三元材料是主流趨勢，專家們對硅基負極材料的研究也加緊步伐……
中南大學唐有根教授：
三元材料高鎳化是高能量密度鋰離子動力電池的發(fā)展趨勢；以三元材料為正極的鋰離子動力電池安全性問題嚴峻；高鎳三元材料鋰離子電池殘堿、微裂紋以及與高鎳相配的電解液等問題需要研究解決；元素摻雜可以重點考慮B、F化物；包覆可采用磷酸化物；湖南杉杉“高鎳三元正極材料”實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
華北電力大學潘家鴻教授：
尖晶石型鈦酸鋰（Li4Ti5O12）是一種有潛力的鋰離子電池負極材料，但是，鈦酸鋰也存在著本征電子電導和鋰離子擴散系數(shù)雙低的缺點，嚴重限制了它的倍率容量。潘家鴻教授介紹了采用X射線衍射圖譜精修（Rietveld Refinement）解析，優(yōu)化前驅體配比，煅燒制度以優(yōu)化合成高純Li4Ti5O12，并討論了提高Li4Ti5O12倍率容量的方法。
中南大學胡國榮教授：
高鎳三元正極材料能使電池的能量密度提升，但是對生產(chǎn)工藝與裝備要求也要更特殊。胡國榮教授從原材料的特殊要求與預處理、混合工序的工藝要求與設備要求、燒結工序的工藝要求與設備要求、粉碎工序的工藝要求與設備要求、水洗工序的工藝要求與設備要求、包覆工序的工藝要求與設備要求、包裝工序的工藝要求與設備要求等方面詳細闡述了高鎳三元正極材料生產(chǎn)過程中的特殊性。
清華大學張強教授：
張強教授認為如何提高比能量密度，那就是用金屬鋰做負極。以往我們對金屬鋰的認識就是金屬鋰會沉積，造成短路，甚至爆炸。但是隨著納米技術的進步，我們不斷發(fā)現(xiàn)材料新的性能，對金屬鋰的認識也發(fā)生很大的變化。張強教授認為氟化鋰是一種比較好的材料，引入FEC，F(xiàn)EC會粘在鋰離子周圍，加速前驅物分解，形成的氟化鋰多。氟化鋰有助于生成均勻的沉積；也可以引入多硫化物，多硫化物是天使也是魔鬼，在正極可以幫助Li2SX溶解，太多了之后會刻蝕負極；引入石墨烯、碳纖維等導電物質，控制鋰在大電流條件下的沉積。
浙江大學涂江平教授：
涂江平教授介紹了金屬鋰電極表面改性、金屬鋰粉末電極設計與加工，電極設計：多孔骨架結構，粉末設計：Li/C，Li/C@TiC復合金屬粉末。實驗表明做出來的粉末電極基本沒有枝晶產(chǎn)生。涂江平教授還預測如果補貼取消，大部分車企可能又會回到磷酸鐵鋰。
3、電池綜合性能的提升
就現(xiàn)有的鋰離子電池材料來說，還沒有發(fā)揮其最大優(yōu)勢，也還存在一些未解決的問題。所以基于此一些專家們致力于提升當前電池材料的性能，如快充能力、循環(huán)性能、倍率性能、儲存問題等。
清華大學魏飛教授：
魏飛教授認為負極材料中硅氧、硅氮負極有最高的體積能量密度，大家總覺得金屬鋰是最好的，但是鋰的體積能量密度并不高，雖然質量密度還可以。氧化硅的體積能量密度更好。但是硅基材料的問題是循環(huán)性差，體積變化大等。魏飛教授設計了一種特殊的包覆結構：硅/陶瓷/碳負極材料，采用聚團流化床的方法，形成更為均勻的石墨包覆層的核殼，從而使硅基負極材料的導電性大幅度提高，并形成了低表面積與高循環(huán)性。數(shù)據(jù)顯示：日本團隊通過加入碳納米粒子，電池能量密度只提升了8%，但是循環(huán)性能提升了30-40%。
天津工業(yè)大學時志強教授：
時志強教授向我們介紹了硬炭材料，作為負極材料我們并不陌生，但是時志強教授通過調(diào)節(jié)硬炭中可調(diào)節(jié)的微晶層間、界面以及缺陷儲鈉結構位點，制備出了可逆儲鈉容量大于350mah/g的負極材料。而且硬炭作為主材或補助負極材料，可以大幅提高鋰離子電池的高倍率性能和循環(huán)性能。
福建師范大學童慶松教授：
童慶松教授由環(huán)境污染問題為切入點，指出發(fā)展電動車對能源及城市污染的積極作用。研究了正極材料對電池性能的影響，在磷酸鐵鋰、富鋰固溶體、富鋰尖晶石、鍍層極耳、鋁箔集流體方面都做出了大量的成果。
中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所劉立偉研究員：
劉立偉研究員主要介紹了高質量薄層石墨烯，以及其實際應用。通過實驗證明高質量薄層石墨烯可以有效改善3C電池熱性能。另外作為導電劑也表現(xiàn)出了能量密度高、高溫存儲性能好、倍率容量高、壓實密度高、循環(huán)性能好等顯著優(yōu)點。
日本東京大學項榮教授：
單壁碳納米管的主流制備方法是用CO，CO比較危險。項榮教授課題組用乙醇來制備碳納米管，安全環(huán)保，而且所需溫度低。常規(guī)反應溫度是900-1200℃，他們的只需要500-800℃之間。管徑1-2個納米。碳納米管可以作為催化劑用于電池材料，對電池的倍率性會有很大的提高。
4、尋求新型材料代替鋰離子電池
自從國家出臺了對能量密度的新要求，研究者們紛紛開始尋求新型電池材料，期望未來能代替鋰離子電池材料，而且鋰資源不是可再生資源，現(xiàn)有的資源遠遠滿足不了人類的長期要求。那么哪些材料有望取代傳統(tǒng)的鋰電材料呢？
南京大學金鐘教授：
金鐘教授指出三元材料能量密度可能已經(jīng)快到頭了，其他的材料是不是更有潛力？開發(fā)下一代新產(chǎn)品勢在必行。負極材料里硅碳負極、氧化錫、金屬鋰都是很有潛力的，但是它們也都存在很多要解決的問題；而正極材料里硫極性容量突出。金鐘教授還提到目前，有些新型電化學儲能系統(tǒng)的研究在實驗室內(nèi)已經(jīng)取得了非�？上驳倪M展，但是整體而言距離大規(guī)模實用化或多或少都還有一些的問題有待解決。
中國科學院大連化學物理研究所李先鋒研究員：
全釩液流電池：容量和功率是分開的，可以分別獨立設置，安全性高，壽命很長，正極負極都是釩離子，不存在電池回收的問題。最大的問題是如何提高電解液在水中的穩(wěn)定性。李先鋒研究員經(jīng)過多年研究發(fā)現(xiàn)離子傳導膜離子交換基團的引入是導致非氟膜穩(wěn)定性大幅下降的主要原因。他們做的非氟離子傳導膜壽命達18000次循環(huán)。還介紹了鋅基液流電池、鋅溴液流電池、鋅溴單液流電池、堿性鋅鐵液流電池、中性鋅鐵液流電池、鋅碘液流電池等的優(yōu)缺點。
其他相關領域介紹
中南大學郭華軍教授（代李新海教授）：
郭華軍教授從資源方面向我們介紹了目前全球及國內(nèi)鋰資源現(xiàn)狀，包括：①電池級碳酸鋰市場概況；②全球及我國鋰資源儲量分布情況；③提鋰技術；④鋰云母提純制備技術。
中國科學院山西煤炭化學研究所陳成猛研究員：
超級電容器能量密度比較低，主要用到的是活性炭材料，還有介孔碳等新型炭材料以及新型納米材料，如石墨烯，碳納米管等。陳成猛研究員提到用氧化還原法制備石墨烯（這種方法制備的石墨烯體密度相對較低），所內(nèi)已經(jīng)建有石墨烯基地，但是石墨烯成本還是很高，穩(wěn)定性等問題還需要進一步解決，所以石墨烯做導電填料更合適。
石家莊日加粉體設備科技有限公司濱本純一先生：
日加粉體的濱本純一先生介紹了其公司的主要業(yè)務范圍，包括銷售鋰電正負極材料生產(chǎn)線各工序相關的設備和檢測儀器及來料加工等，并介紹了正極材料的造粒工藝等工序。
