吳鋒：提升能量密度是二次電池重大應用需求和技術進步的驅動力
圖為北京理工大學能源與環(huán)境材料學科首席教授吳鋒在會議上做演講
2016年6月20-21日，青海省人民政府、科學技術部、工業(yè)和信息化部、中國電動汽車百人會在青海西寧舉辦，“鋰產業(yè)-新生態(tài)”國際高峰論壇。本屆論壇是“第十七屆中國·青海綠色發(fā)展投資貿易洽談會”的重要活動之一，體現了“開放合作·綠色發(fā)展”的主題。電池中國網對本屆論壇進行了全程直播報道。
6月21日上午，在以“先進電池技術與鋰資源高效利用”為主題的圓桌會議上，北京理工大學能源與環(huán)境材料學科首席教授吳鋒做出了演講，以下為演講內容：
吳鋒：各位上午好！我發(fā)言的題目主要是圍繞電池研究，包括鋰離子電池等等。
鋰二次電池及其關鍵材料，是當前國際競相研發(fā)的熱點，已成為新一代信息通訊、電動汽車、儲能電站與國防安全等重大應用的關鍵環(huán)節(jié)。儲能也越來越得到重視。最近報告美國NASA研制新型純電動飛機，實現了零排放，以后的商用化也期待著電池技術的發(fā)展。現在通信發(fā)展到5G，電動汽車也如此，現在“十三五”把能量密度指標提的越來越高。儲能也要求有比較高的能量密度和比較高的功率密度，當然要求很長的壽命和很低的價格。
對正極材料做的一些仿生的研究，也是為了提高功率密度。我們還研究快充型高容量鋰例子電池正極材料材料。在硅基負極材料方面，以有機硅工業(yè)生產過程中產生的工業(yè)肥料為多孔硅原材料。硅基負極材料本身制造工藝比較簡單，為以后利用有機硅肥料提供技術路徑，也有利于以后規(guī)模化生產。還有用稻殼制備多孔硅，這也是比較廣泛的原料。
新型電解質，用不可燃的無機骨架將離子液體固態(tài)化，我們研制出新型的納米交聯(lián)基的固態(tài)電解質，同時具有較高的室溫電導率、較寬的電化學窗口和不可燃性。NMR研究表明，被限制的離子液體展示出類似于業(yè)態(tài)ILE中離子的流體動力學特征，具有高的離子傳導性，有較好的熱穩(wěn)定性。如圖，這是鋼性骨架和柔性骨架。
持續(xù)提升能量密度是二次電池重大應用需求和技術進步的驅動力，急需探索新材料。我們2002年開始提出多電子反應，到現在經過三期的研究，提出多電子反應材料體系包括石墨烯基硫/碳3D復合材料等。我們對石油化工產業(yè)流程副產物的有效利用與開發(fā)，為今后發(fā)展產業(yè)是有好處的。
電池材料的回收和資源化再生研究。回收現在也越來越得到重視，我們在梯次利用方面進行過研究，預測到2020年，全球廢舊鋰電池的數量約為250億只。我國在這方面有很大的缺口。日本也進行了動力電池的回收，這是非常有意義的事情。我們通過檸檬酸處理進行動力學分析，開發(fā)出用抗壞血酸對廢舊電池重金屬離子的綠色浸提技術。
隨著新能源汽車的快速發(fā)展，動力電池的需求一度呈井噴之勢。2015年我國新能源汽車產量達到37.9萬輛，動力電池整體出貨量達到15.7GWH，同比上年增長3倍之多。動力電池的爆發(fā)性需求已延伸到正極、負極和隔膜、電解液等相關材料產業(yè)，以及上游鋰礦資源。在工信部提高準入門檻后，我國動力電池產業(yè)將面臨新一輪的洗牌，從幾千家企業(yè)優(yōu)勝劣汰為上百家。能量密度、安全性、壽命、成本仍然是動力電池產業(yè)發(fā)展的主要制約因素，有待材料、電池、工藝系統(tǒng)的創(chuàng)新。
謝謝大家！
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