先生們,、女士們下午好!非常榮幸有這個(gè)機(jī)會(huì)站在這里就我們納米材料在鋰電池的新應(yīng)用發(fā)展在這里作一個(gè)簡(jiǎn)要的交流和分享,。作為鋰離子電池,,在上個(gè)世紀(jì)90年代面世以來(lái),經(jīng)過(guò)我們20幾年的一個(gè)發(fā)展,,它取得了一個(gè)在各行各業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)給我們的生活已經(jīng)息息相關(guān),。主要從目前的技術(shù)發(fā)展和向高容量、高功率,、高安全性的一個(gè)發(fā)展,,所以說(shuō)這方面對(duì)于我們的材料制造公司提出了更多的一些要求,。就鋰離子電池而言,它主要是由正負(fù)極材料,、黏結(jié)劑,、電解質(zhì)等幾大材料體系組成的,對(duì)于一個(gè)鋰離子電池材料來(lái)說(shuō)材料的制造工藝,、材料的性能,,對(duì)于鋰離子電池當(dāng)中起著至關(guān)重要的作用。
就目前來(lái)說(shuō),,我們了解的一個(gè)信息,,在目前的這種電池所采用的材料主要是一個(gè)是NCA、NCM和錳酸鋰,、磷酸鐵鋰等等,,因?yàn)檫@個(gè)面臨著現(xiàn)在鋰離子電池不斷地拓展,對(duì)材料的發(fā)展確實(shí)提出了一個(gè)很大的挑戰(zhàn),。所以說(shuō)目前對(duì)于鋰離子電池的正負(fù)極材料應(yīng)用的推出,、研究、開(kāi)發(fā)越來(lái)越廣泛,,就如現(xiàn)在正極材料目前開(kāi)發(fā)比較多的一個(gè)是多元復(fù)合正極材料,,還有其他的一些研究已經(jīng)在世界的研究非常熱門(mén),這方面也取得了一些突破性的進(jìn)展,。負(fù)極材料方面,,現(xiàn)在主要是一個(gè)LTO和硅基和硒基材料的研究發(fā)展和硒硅復(fù)合材料的一些發(fā)展。目前鋰離子電池的應(yīng)用逐漸由消費(fèi)電子的應(yīng)用推廣到動(dòng)力電池和一些衛(wèi)星上的一些使用的電池,,要滿足這種現(xiàn)狀的需要我們?cè)诓牧仙咸岢隽艘粋(gè)更大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇,,我們一直在尋找滿足未來(lái)能源儲(chǔ)備的一個(gè)材料儲(chǔ)備的方向,我們?cè)谙胛覀兊牟牧现圃旃に嚶吩诤畏�,,其�?shí)一直就在我們的身邊,,如同鋰離子電池面世以來(lái),上世紀(jì)90年代,,一個(gè)由IBM排列出這三個(gè)字幕以來(lái)開(kāi)啟了納米技術(shù)的一個(gè)先河,,隨著20多年來(lái)納米技術(shù)滲透到鋰離子電池制備技術(shù)的發(fā)展,制備納米纖維,、納米管,、納米粉體和納米材料技術(shù)越來(lái)越成熟,我們說(shuō)下一個(gè)鋰離子電池的制備技術(shù)在哪,,如何尋求鋰離子電池材料的突破,?目前我們貝特瑞從事了十幾年的研究發(fā)現(xiàn),利用一些納米技術(shù)來(lái)制備材料的話它有一些特殊的很有異議的發(fā)現(xiàn),,能夠解決目前出現(xiàn)的一些鋰離子電池安全性能,、循環(huán)壽命的一些問(wèn)題,。
大家現(xiàn)在也討論得非常熱的,現(xiàn)在因?yàn)殇囯x子電池的安全,,負(fù)極材料由于它所采用的還是以石墨為主,,也是涉及到一個(gè)安全的問(wèn)題,跟電解液體系反應(yīng)的時(shí)候,,它有可能在表面材料形成一種膜,,跟鋰電的電位差不多的,跟膜不穩(wěn)定的情況下造成一些爆炸,,所以對(duì)負(fù)極材料的研究越來(lái)越熱,,這在我們的公司做了幾年的研究,在硒硅做了一定的工作,,錫合金跟鋰反應(yīng)形成7個(gè)不同項(xiàng)目的鋰合金,,在反應(yīng)的過(guò)程當(dāng)中會(huì)有不同程度的膨脹,,會(huì)達(dá)到300%的體積的膨脹,,目前的技術(shù)做成納米的粉體或者是6級(jí)的粉體應(yīng)用在材料當(dāng)中的話,可能會(huì)造成在循環(huán)過(guò)程當(dāng)中一個(gè)粉體的粉化,,最終造成鋰離子電池的失效,。所以說(shuō)這方面要解決一方面要滿足一個(gè)現(xiàn)代高能量、高安全性電池的要求,,同時(shí)也要克服這個(gè)材料本身的一個(gè)問(wèn)題的情況下面,,我們采取什么樣的方法去克服這個(gè)困難呢?這是發(fā)表在08年一個(gè)先進(jìn)材料上的一篇文章,,可以說(shuō)給了我們一個(gè)很好的思路,。它是采用了一種液向的,開(kāi)始用矽酸哪包覆氧化硅做成一個(gè)復(fù)合的球體,,然后作出一個(gè)反應(yīng)然后做出一個(gè)錫球的核心,,然后通過(guò)做成一個(gè)表面層炭的包覆,可以看到他在100周的循環(huán)之下他的能量能夠保持500毫安時(shí)每克,,這個(gè)技術(shù)當(dāng)時(shí)也給了我們一個(gè)方向,,我們的錫基材料如何去克服它的一個(gè)面臨的困難。
同樣的,,硅基材料具有每毫安時(shí)4千的容量發(fā)揮,,但是它很容易造成一個(gè)材料的失效,這樣采用目前的研究這是08年斯坦福的文章,,他做成納米硅線正式測(cè)試下他在一百周的循環(huán)能夠保持1000左右,。材料面臨錫硅,大家不管如何對(duì)復(fù)合材料如何研究進(jìn)入了一個(gè)白熱化的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)代,,希望找到更合適的一種方法克服目前錫硅材料的膨化問(wèn)題,。他膨脹是一種有效體積的膨脹,,做成多孔體系的材料,他做成一個(gè)聚合物的形式,,通過(guò)一種熱處理的過(guò)程做成一種等大球的一種多孔的硅基材料,,這個(gè)材料從理論上說(shuō),它主要是提供一個(gè)膨脹的空間,,在一定的程度上在循環(huán)上能夠緩解鋰跟硅反應(yīng)造成的焚化的作用,。
有可能下一個(gè)負(fù)極材料,因?yàn)閯?dòng)力電池的氧化鈦,,他有很好的性能,,他是一個(gè)0異變的材料,他的負(fù)載量比較低,,我們可能需要大倍率地充放電,,這可能跟他的通道、跟他的傳輸速度是有關(guān)的,,通過(guò)這種做成一種納米管的形式正極用高電位的錳組成了一個(gè)電極,,碳酸鋰有一個(gè)缺點(diǎn)是電位比較高,他可能是0.3左右,,動(dòng)力電池儲(chǔ)能這一塊給我們提供了一個(gè)方案,,我們建太陽(yáng)能一樣的儲(chǔ)能還是以鉛酸電池為主。我們?nèi)绾巫龅綆浊Т蔚难h(huán)保持容量,,這個(gè)設(shè)計(jì)是非常有意義,,而且對(duì)材料的發(fā)展起到一個(gè)很好的啟示。目前材料的體系不斷地推陳出新,。
也有鎳錫本身的膨脹達(dá)到300%,,能不能在我們的硅或者是錫里面植入一些副活性金屬來(lái)減少它的膨脹和焚化的效果,目前也有人采取一種鎳錫合金來(lái)做,,鎳本身是非活性的,,它跟鋰反應(yīng)的時(shí)候能夠反應(yīng)成一個(gè)支持的網(wǎng)絡(luò),在一定的程度上能夠抑制鋰合金化帶來(lái)的膨脹問(wèn)題,,通過(guò)一個(gè)納米的技術(shù)把它做成一個(gè)納米的粉體,,一方面減少有效的體積膨脹。這個(gè)材料在測(cè)試也是發(fā)表在一個(gè)08年的一篇文獻(xiàn)上,,所以它取得的結(jié)果對(duì)我們很有啟發(fā),。
這對(duì)我們來(lái)說(shuō)是很有意義的一個(gè)事情,今年發(fā)表在Nature的一篇文章,,是一個(gè)斯坦佛的教授做的,,動(dòng)力電池大倍率放電的情況之下,他的離子電導(dǎo)非常小的情況下如何擴(kuò)散他的電的路徑,,他通過(guò)一個(gè)納米做成納米粉體,,采用190情況下循環(huán)100的容量保持了一個(gè)120的容量,,這突破了一個(gè)磷酸鐵鋰的局限。我們目前所了解的材料所看的話,,我們?nèi)绾稳?yīng)對(duì)目前對(duì)鋰離子電池需求的一個(gè)發(fā)展,,如何去解決,從這上面看我們通過(guò)一些研究在納米技術(shù)的一個(gè)成熟而植入到我們一個(gè)鋰電池征服材料的制備過(guò)程當(dāng)中,,它可以在一定程度上給我們提供了一個(gè)很好的前景如何去克服,。
所以說(shuō),我相信這需要大家的努力,,不斷地開(kāi)拓,,我相信納米技術(shù)如果引入到我們的鋰離子電池材料當(dāng)中來(lái)的話,將給我們帶來(lái)一個(gè)鋰電池正極材料一個(gè)飛躍性的發(fā)展,。
下面我簡(jiǎn)單介紹一下我們公司關(guān)于一個(gè)納米材料的一個(gè)研究和開(kāi)發(fā)的情況,,目前我們公司主要分成量大塊,一塊是深圳區(qū)的公司,,還有一個(gè)是在天津的公司,,主要以動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)為主的一個(gè)場(chǎng)所。這是我們一款新推出的新發(fā)展出來(lái)的研究路向,,大家都知道在負(fù)極材料的續(xù)放過(guò)程當(dāng)中會(huì)在表面形成一種SM,,這個(gè)表面的形態(tài)如何控制,,如何跟電解液的匹配更符合,,同時(shí)在后期的循環(huán)保護(hù)會(huì)更安全、更穩(wěn)定,。我們采用的是球形石墨的情況下做一層包覆,,然后采用一種處理方式做到在表面包覆一層納米的非基石墨在里面,他一方面改變了跟電解液匹配的問(wèn)題,,這一款材料我們現(xiàn)在測(cè)試的結(jié)果是在一定的程度上提高它的循環(huán)能力,,同時(shí)它在安全性方面得到了一個(gè)很大的改善。它在他的效率上也得到了一個(gè)很好的提高,。目前這個(gè)能夠做到355左右,。
這是我們的另外款的一個(gè)負(fù)極材料的開(kāi)發(fā),大家都知道一個(gè)動(dòng)力電池的發(fā)展,,動(dòng)力電池運(yùn)用講究一個(gè)大倍率,,如何讓更多的鋰離子快速進(jìn)入一個(gè)材料的合成反應(yīng),這個(gè)方式其實(shí)大家可以想一想很簡(jiǎn)單,,你如何一個(gè)是把它的粉體做細(xì),,一個(gè)是通過(guò)它的一些孔在如何讓更快速、更多地去反應(yīng),。我們就采用一種納米造孔的情況下,,在一個(gè)球體上面植入一種聚合物,、有機(jī)物,然后經(jīng)過(guò)一個(gè)熱處理,,能夠有效地在材料中間造孔,,而在一定的程度上提高鋰離子的嵌入通道,增加他的擴(kuò)散途徑,。目前因?yàn)橥ㄟ^(guò)這樣的一個(gè)改進(jìn),,一方面提高了他的一個(gè)容量,在所有的容量上它能夠做到360以上,,它的效率能夠做到90%,。
所以對(duì)于我們來(lái)說(shuō)一個(gè)負(fù)極材料的研究,目前大家都知道現(xiàn)在一個(gè)負(fù)極材料還是以石墨為主,,要不然就是人造石墨,,要不然就是天然石墨。如何研究一個(gè)單單的原子炭,,談本身在我們應(yīng)用非常廣,、了解透,炭的本身是各種各樣的,,如何去了解這個(gè),。目前的技術(shù)我們現(xiàn)在能夠做到一個(gè)球形化,在一定程度上提高了它的一個(gè)加工性能,,同時(shí)它帶來(lái)的是因?yàn)樗砻娴墓饣�,,無(wú)論是對(duì)一個(gè)材料的發(fā)展來(lái)看,而且材料在反應(yīng)的過(guò)程當(dāng)中主要是跟一個(gè)界面的反應(yīng),。所以我們的一個(gè)思路就是你如何改變它的界面,,如何改變它的形貌來(lái)提高材料的應(yīng)用。這就是我們針對(duì)負(fù)極材料做了兩個(gè)不同角度采用納米的思想,,如何在這個(gè)處理負(fù)極材料的表面形貌跟他的表面性能這一塊的一個(gè)初步的一些實(shí)驗(yàn),。
這是另外款正極材料的一個(gè)納米材料的鑲嵌材料,目前的一些動(dòng)力材料本身有它的一些優(yōu)越性,,可能它由于它離子的穩(wěn)定性和安全性,,但是它的材料有一些本身的缺陷,比如電導(dǎo)率,、電子傳導(dǎo)率比較低,,如何彌補(bǔ)一個(gè)材料的不足之處,我們需要采用一些更多的方式跟渠道如何去提高,。所以我們通過(guò)一種目前采用的一個(gè)技術(shù)作為一種鑲嵌,,比如說(shuō)你采用一種高導(dǎo)電的一種材料鑲嵌在你的材料里面,或者說(shuō)通過(guò)一種化學(xué)生長(zhǎng)的方式隨著你在材料過(guò)程當(dāng)中讓它更生更長(zhǎng),有效地彌補(bǔ)一個(gè)單材料的缺陷地方,。我們一直在想,,世界上任何的東西都不是完美的,都會(huì)有一個(gè)缺陷,,我們要做的就是用兩個(gè)的東西復(fù)合,,不同的工藝去彌補(bǔ)各個(gè)材料的不足之處,希望做到1 1>2,。這個(gè)材料的數(shù)據(jù)它在200周,,大于85%的循環(huán),他首先是采用一個(gè)液相做成了納米的粉體,,他的容量在150—165,,這是通過(guò)一定納米的制備改善了一個(gè)材料的形貌,同時(shí)改變了一個(gè)材料導(dǎo)電性能的這一塊,。
下面是我們一個(gè)N系的多元正極的材料,,目前我們采用更多的是以鈷酸鋰或者是單純的錳酸鋰為主,這種材料他目前要應(yīng)用在我們的動(dòng)力電池方面一個(gè)是他的截止電壓太低不安全,,目前這些材料對(duì)這些材料的發(fā)展提出了更多不同的材料體系,,比如多元、二元,、三元的材料,,比如N系的材料都取得了一定的成果和面世。我們通過(guò)液相的方式和前期的處理再控制一次材料的生長(zhǎng),,再做一次孔的堆積,,在一定的程度上首次放電容量可以達(dá)到160—165,效率能夠大于89%,。特別是它的循環(huán)性能上,,因?yàn)橥ㄟ^(guò)改善它的顆粒度,,以及它的形貌,,在500周的循環(huán)依然還可以保持90%以上。這是一個(gè)簡(jiǎn)單的成品電池的測(cè)試結(jié)果,,在350壓實(shí)的情況下200周的容率保持率在97%以上,。
大家非常關(guān)心動(dòng)力電池的硬發(fā)展,我們公司在電池材料的研究經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展,,我們?nèi)绾螒?yīng)對(duì),、如何迎接這個(gè)挑戰(zhàn),如何去做,,大家都知道目前的石墨他是一個(gè)單通道,,他是承接一個(gè)鋰的擴(kuò)散,如何滿足動(dòng)力電池的高充高放、安全性的要求,?目前采用的方向我們有量個(gè)工作,,一個(gè)是CMB跟硬炭,你做成一個(gè)球以后它的表面是多通道的,,它是四面八方鋰離子的擴(kuò)散的途徑,,這是一個(gè)動(dòng)力電池應(yīng)用非常有意思的地方,做成求的時(shí)候表面有多通道,,克服了目前單純的鋰離子的嵌入,。還有一個(gè)是他的硬炭方面的負(fù)極材料的發(fā)展,我們用的一個(gè)是人造的還有一個(gè)是天然的,,硬碳有一些優(yōu)越性它的原石墨化,,非石墨化更容易在電力電池的應(yīng)用和充放的穩(wěn)定和安全。
我們大家都知道納米材料本身具有一些特殊的物化性,,體現(xiàn)在他的反應(yīng)速度,、電子輸送和離子流的方面,因此將這種納米技術(shù)植入到我們的鋰離子電池當(dāng)中來(lái)可以極大地提高材料的性能,。但是納米材料也有不同的應(yīng)用方向,,我們認(rèn)為在一個(gè)納米跟亞微米的情況下將是一個(gè)很好的發(fā)展方向,我相信在動(dòng)力電池的材料制備上也是不例外的,。但是我們同時(shí)要認(rèn)識(shí)到納米材料的不足之處,,它并不是萬(wàn)能的,我們希望它帶來(lái)更多的副反應(yīng)的可能,,我們希望將納米材料體現(xiàn)一個(gè)用這種思想在一個(gè)材料的微觀設(shè)計(jì)上用這些思想去設(shè)計(jì)他,,他用的制造體現(xiàn)在材料微觀技術(shù)提升鋰離子電池材料的發(fā)展。謝謝我們的團(tuán)隊(duì),,也謝謝各位對(duì)我們貝特瑞的一如既往地支持,。謝謝!
【現(xiàn)場(chǎng)提問(wèn)】我問(wèn)兩個(gè)問(wèn)題,,第一個(gè)問(wèn)題是你剛才介紹了很多非炭負(fù)極的一些情況,,我不知道貝特瑞是不是也在做這方面的工作。第二個(gè)問(wèn)題,,你剛才已經(jīng)提到了像硬碳的這些材料,,你們有沒(méi)有應(yīng)用的實(shí)例?謝謝,!
【李斌】這個(gè)方向是因?yàn)槲覀円粋(gè)要面臨未來(lái)的一個(gè)方向,,這是我們的一個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo),一直在從事著一個(gè)開(kāi)發(fā),。我們?yōu)槭裁匆捎眠@樣的一種思想,?就是在我們研究開(kāi)發(fā)中才發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題的,為什么我們要用這種方法?我們做材料的話,,在負(fù)極整個(gè)材料的加工工藝?yán)锩嬉呀?jīng)做得非常成熟,,就是因?yàn)槟壳暗募夹g(shù)不能滿足于動(dòng)力電池的發(fā)展,所以才發(fā)現(xiàn)通過(guò)這種文獻(xiàn)來(lái)給我們一個(gè)啟示,,這也是我們一直在開(kāi)發(fā)這種材料,,而且在一定程度上已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。
第二個(gè)問(wèn)題,,關(guān)于硬碳方面,,確實(shí)在應(yīng)用方面我們只是做一些產(chǎn)品的推廣,有可能是一些大公司有跟我們合作的已經(jīng)在測(cè)試,,謝謝,!