【中国电池网】北京理工大学吴锋：动力电池相关材料研究进展
发布日期：2016-02-20 供稿：中国电池网 编辑：新闻中心 赵琳 阅读次数：
原文链接：http://www.itdcw.com/news/newbattery/012ACC2016.html
吴锋表示，国家的重大需求促进了动力电池新的飞跃发展，在保证安全性的前提下，高能量、高功率、长寿命、低成本、无污染的新型动力电池正在根据不同的用户需求，形成产业，走向市场。
近日，在国轩高科第五届科技创新大会暨第四届动力能源高峰论坛上，北京理工大学吴锋教授和与会嘉宾分享了“动力电池与相关材料研究进展”。
“国家的重大需求促进了动力电池新的飞跃发展，在保证安全性的前提下，高能量、高功率、长寿命、低成本、无污染的新型动力电池正在根据不同的用户需求，形成产业，走向市场。”吴锋表示，“镍氢电池、锂离子电池、高比能新体系电池和超级电容器之间的技术融合十分重要，这种技术融合的本身也是技术创新，它将和互联网一起，为我国新型二次电池的发展，掀开新的篇章！”
吴锋表示，动力电池发展中面临以下问题：能否构建出新一代高比能电池？能否解决电池的安全可靠性问题？能否实现电池的长寿命？能否提高电池的性价比？
北京理工大学吴锋：动力电池相关材料研究进展
吴锋介绍，2015年动力锂离子电池能量密度指标为电芯120-180 Wh/kg，材料体系主要是磷酸铁锂-石墨、三元-石墨。2020年新一代动力锂离子电池能量密度指标是：富锂（250 mAh/g）－硅碳负极：电芯300 Wh/kg。
动力锂离子电池能量密度的提高，除与正负极材料相关外，对所采用电解液的要求也越来越高。吴锋表示，采用NCM三元正极材料和Si/C负极材料，可制备出能量密度319Wh/kg的高比能锂离子电池。
关于300Wh/kg动力电池材料体系研究进展，吴锋表示，研究了二价镍含量对高镍三元正极材料NCM811中锂镍混排现象的影响，发现增加锂的化学计量比，可以增加材料中二价镍的含量，从而降低材料中的锂镍混排，改善材料的循环稳定性能。另外，制备了010晶面优势生长的高镍三元正极材料（LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2），电化学测量表明该材料具有良高的倍率性能。并设计并研制出电化学活性面优势生长的球状分级结构，显着改善锂离子电池用富锂锰基材料的倍率循环特性倍率性能。
在负极材料研究方面，通过“直接涂膜法”合成无需粘结剂的SiO/CNx复合材料电极。含氮碳网可以缓冲其在循环过程中的体积变化，在SiO表面形成较好的导电网络，为电子传输提供稳定通道。并且采用高能球磨法合成了Si/Ni/石墨复合材料，金属Ni和石墨相互交错形成了良好的导电网络，纳米晶体Si被原位的嵌在SiOx矩阵中，提高了SiOx的电化学活性。
对于功能电解液的研究，设计并研制出一种含硅酸锂的新型泥浆电解液，显着改善高电压锂离子电池正极材料安全、循环稳定等特性。另外还开发出安全性功能电解质和添加剂：将咪唑啉酮类、哌啶环类离子液体、阻燃型磷酸酯添加剂分别与成膜添加剂亚硫酸丁烯酯复合，开发出一系列具有阻燃性和电化学兼容性的功能电解质体系，显着提高了锂离子电池的安全可靠性和温度适应性（将使用温度范围从-20℃至+60℃拓宽到-40℃至+80℃）。并且研制出具有宽电化学窗口、高热稳定性和室温离子电导率达到10-3 S/cm量级的“介孔 SiO2+离子液体” 网络结构的固态化电解质，为解决新型高比能电池安全性问题提供了材料支持。
除了电池材料的研究，吴锋还介绍了电池回收技术的研究进展。他表示，目前二次电池已渗透到国民经济和人民生活的各个领域，电池产量急剧上升，对社会产生了巨大的环境和资源压力，依据我国新能源汽车销量预测，2020年仅动力电池的需求就将达到300亿瓦时，对环境的负面影响将日趋严重，锂资源也将日渐匮乏。采用环境友好的天然有机酸回收新技术，实现了废旧锂离子电池的绿色高效回收（锂和钴浸取率分别为98%和94%），优于国外使用强酸的工艺技术，避免了强酸回收处理中的二次污染。
【吴锋简介】北京理工大学能源与环境材料学科首席教授，绿色能源研究所所长；国际欧亚科学院院士、中国电池工业协会副理事长、中国化学与物理电源行业协会副理事长、国家973新型二次电池项目首席科学家、国家工信部新能源汽车准入专家委员会委员。曾任国家“863”计划功能材料专家组成员、副组长、新材料领域专家委员会委员、常委，国家科技部镍氢电池专家组组长、国家“863”计划电动汽车重大专项总体组成员（动力电池责任专家）等，从1988年起，先后参与规划和组织了我国镍氢电池、锂离子电池、动力电池及相关材料的研究与产业化开发；近年来发表SCI论文400余篇，主编出版学术专着2部，参编多部；获得发明专利授权64项。作为第一获奖人，获国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖各一项，何梁何利奖，省部级科技、发明一等奖、二等奖多项，国家科技部颁发的863计划突出贡献奖和3项国际奖。
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