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第二届新型电池正负极材料技术国际论坛参会报告(季晶晶)

        这次会议主要是正负极材料的研发和产业化的一种交流与未来发展的方向的探讨,会议办的很不错,和别的一些专家交流的同时也学习了很多,主要在Si/C负极这一块学到了很多,而且很多专家都在提,大家都在做,也是亟待解决的问题。特别是低容量和高容量这两款材料的应用。

2015-4-21下午:

      乘坐夏老师的车来到会场报道,贴好墙报。去了住的地方,熟悉了附近的环境,准备好第二天所需的东西。

2015-4-22 :

       这一天主要是一些综合性的报告,有做材料的,有做电池的,有做市场统计的等等。

       第一个报告来自陈立泉院士的报告,主要对中国市场做了统计,也提出了NCA和Si/C负极材料,介绍了LCO、NCM、NCA、LFP、LMO等正极材料的优缺点。并提出了几点要求:改革制度,重视知识产权,设立开发基金,鼓励企业与科学院所紧密结合。他还说下一代锂电池是全固态锂离子电池,但要解决三个问题,稳定的金属锂薄,室温下工作的固体电解质,现有合适的电极材料。

第二个报告时来自台湾工业技术研究院产业经济与趋势研究中心的吕学隆老师关于锂电市场的一个全面报告。先介绍他们的单位,后主要对国内材料和电池的销售和生产量做了一个简单的介绍,后来对国际市场做了一个简单的介绍,并插入了详细的统计数据,我个人认为他的介绍很详细,特别是他对中国市场的把握,以及专利的布局特别的有个人见解。今后在做科研的时候还是要注意专利这一块的事。

       第三个报告来自天津电源所的刘兴江老师,他主要对未来正极材料做了一个简单的评述,并对未来最有可能成为高能量密度电池的正负极材料,他说正极是三元,负极是Si/C,他还提到了LMFP,LNMP,我们这边也在做并产业化了,我也暗自为刘老师夏老师高兴,看数据我们比他们做的都好,我还是很看好LFP的。

       第四个报告是加拿大的Zaghib Karim 老师做的新型正负极材料的报告。他做了原位SEM,可以看到充放电过程中极片膨胀的尺寸,还有动画效果,他做了三层的电极结构可以有效的一纸电极片膨胀从而提高电极片的循环性能,这个和杨正东做的差不多,我觉得,这也是一个好点子,但主要还是正极材料以及匹配它的粘结剂和电解液也很重要。

       第五个报告日本京都大学官学连携本部特聘教授小久见善八,做了LCO方面的研究报告,他认为层状的LCO是未来锂离子电池比较好的材料,LCO容量较高,当然成本也比较高。LCO这一块我懂的也不多不好发表意见,个人认为,日本那边LMO做的还是很好的,还有他们电池工艺也很不错的。

       第六个报告是杭州长凯能源科技有限公司的许之永博士,这个公司就在萧山是他们的主场,它主要介绍几种材料的LCO、NCM、NCA、LFP、LMO等正极材料的优缺点。六种种正极材料(钴酸锂,改性后的锰酸锂,磷酸铁锂,三元材料,高压镍镁锰,富锂锰基正极材料)在动力电池中的应用对比,各自的优缺点。隔膜和电解液也做了相关的进展。最后介绍他们的工厂和他们的产品。

       第七个报告是厦门大学杨勇老师做的报告题目是:锂离子电池电极材料的性能调控,体相掺杂与表面修饰。先介绍了他们的实验室,介绍他们的掺杂工作,后来介绍了他们的NCM,发现他们的镍钴锰111、523、424和富锂材料有三种形貌,不同的共沉淀法制备的用于不同的锂离子电池的正极材料,制备手法不同,结构决定性质,523结构是最稳定的。个人认为523NCM结构是最稳定的,也是最优秀的。

       第八个报告是中科院物理所的黄学杰老师的报告,题目是正极材料重放点过程中的结构演化研究。六种材料从实验室小试到中试,在到生产的几个重要步骤。六种种正极材料(钴酸锂,改性后的锰酸锂,磷酸铁锂,三元材料,高压镍镁锰,富锂锰基正极材料)在动力电池中的应用对比,各自的优缺点。隔膜和电解液也做了相关的进展。包括黄学杰老师对LMO材料的前景看好,以及他对长寿命的LMO材料的期盼,LFP的安全性能好,LNMO也不错。还做了锂离子动力电池的制备方法,卷绕式、叠片式(包膜式,Z型,叠片加卷绕)、软包转、硬壳(钢壳和铝壳)等等。还描述了沈阳自动所和苏州星恒的动力锂离子电池的制备方式,并且分析了国内外的的电池制作缺陷。最后做了总结,还介绍了两个即将要举行的会议。以前也听过他的报告,感觉挺系统的。

       第九个报告时ATL的种博士的报告,报告的题目是单体电池的设计,材料研发及ATL组合电池,主要介绍了他们的电池制作以及他们目前对市场的一个把握,特别是Si/C负极材料在动力电池中的应用,他们在负极上滚压包覆过一层聚合物的锂粉,目的是预掺锂,开提高电极片首次效率和循环性能。感觉他主要是在讲他们对材料的评测还有电池设计这一块做了很多工作,看来Si/C负极材料就是未来发展的必然趋势。

       第十个报告来自BYD的刘卫平总监的报告,报告的题目是:用于用于电动车和BYD 电动车发展计划的活性材料优选。刘总也谈到了LMFP,BYD主要是LFP材料的应用,而且他们的电极材料也是自产自销,上次在深圳看到很多BYD的电动出租和大巴,感觉他们还是很厉害的,至少做出东西老百姓可以用了,所以感觉Si/C材料还要加油,争取早日拿出满足市场的需求啊。

       第十一个报告是来自万向A123的高新宝博士针对A123的动力电池线做了一个详细的介绍,首先介绍了他们的产业园和企业的来源,怎么将A123收购的,又是怎么建厂房的,而且介绍了台湾长园、力凯等等销售电池材料的企业,并介绍了他们的材料以及他们和部分企业合作的项目,主要还是介绍LFP还有富锂材料。个人认为他做的没有我们组好。最后说24号下午去他们公司参观,因为我们几个有事,就先没有去。

       第十二个报告时是来自大连比克的林建博士做的有关高压和Si/C材料在动力电池中的应用。开始介绍了LNM这种高压材料,还有对其的掺杂等等,后来还提到特斯拉的电池,他们负极就是混合少量的处理过的Si和石墨混合之后再经行涂布做电池,发现能量密度电化学性能有所提升,他还介绍了Si负极材料的包覆手法值得我们SiC组借鉴,看来纳米化Si是未来的发展方向,纵观自己的Si/C负极材料还是颗粒太大了一些,可能砂磨机也就只能做到那个水平了,今后还是要做一做多孔Si这一块的工作,毕竟这次好多专家都讲到了这一个手段,虽然产业化比较复杂,但这不失为一个好办法。

2015-4-23 :

       这一天主要是听负极材料的,还去听了夏老师的LMP产业化的报告。

       第一个报告是武汉大学艾新平老师关于高循环高稳定性硅基负极发展策略探讨的报告。他是我们组夏兰博士的导师,他们组也在做Si/C,其实主要还是两个方向,纳米Si和碳包覆,他们也是做应用的,但性能不是太好,可能也是刚开始做。主要他们是450左右的容量,还有一种是1500左右,后者是发文章的,前者是应用的,看了结构基本都是石榴球形状的。

       第二个报告是来自安普瑞斯的韩松博士有关Si/C材料用在高能量密度锂离子电池中。据说他们公司的电池的能量密度做的很高,所以过来听报告的人也很多,会场都挤满了人。他主要说了他们公司的一些基本的介绍,包括他们的老板和他们的股东,还有诺奖得主也是他们的董事,至于Si负极材料也只说了450左右的容量,用的电极中,其他的也没有怎么说,电池怎么做的也没有说,就介绍了他们自己在南京和无锡的工厂。他们的全电池可以循环500次还有80%的容量,我觉得还可以。等他下来后和他讨论了一下,具体的技术他也没有透露,就说了未来他们要做到750wh/L的目标。

       第三个报告是复旦大学的江志裕老师的报告,题目是酸侵蚀Al-Si合金粉末制备多孔Si,这个和我们这边韩伟强老师课题组那篇文章类似住要是利用电解铝后的废料回收利用洗涤过后留下了Si多孔纳米粉在锂电池中的应用,但从充放电曲线中可以看出,其实Al的容量也被释放出来,也有长长的Al的平台,可能他的粉末中Al没有洗涤干净。现在我们也在尝试,但方法和他们不一样,看看后续的实验如何吧。

       第四个报告来自物理所李泓老师的报告,李老师在德国,他学生做的报告,但也是引来不少听报告的同仁,他们课题组号称做的最好的,还和湖南的一个公司已经合作在产业化了。他的题目是核壳型Si/C负极材料在下一代锂离子电池中的应用。主要讲述了他们两款材料450和1200的开发过程,已经在全电池中的应用,循环性能还是很理想的。但我觉得还没有到达可以商品化的阶段,有点吹的成份在。

       第五个报告来自天津力神的史杭博士,报告题目是几种商品Si材料在锂离子电池中的评估。史博士说他是做电池,不做材料主要是做评测材料的。他举例了三家Si/C材料在全电池中的检测及其三种材料在全电池中的表现,主要表现在充放电平台上有所差别,每一圈都会出现衰减的现象难以根除,今后还是要不断的改变他们的结构以及表面,减少SEI膜的消耗。

       第六个报告来自夏永高老师的报告,题目是LMP产业化项目。主要介绍了我们课题组目前在LMP方面的研究历史和进展,包括基础研究和产业化研究,有掺杂的,V、Fe、Ni、等,并介绍了我们的性能和电池,还有我们的中试基地。最后介绍了我们的LMO、LNMO等几种高压的材料,富锂也介绍了。大家也都纷纷投来赞许的目光,我认为我们做的最好。

       第七个报告来自BTR黄友元博士的报告,题目是锂电池用硅基负极材料的进展。黄博士说他们主要是做负极材料的。他介绍了他们公司几款负极产品。特别提到Si负极材料,主要为三款产品,说都有销售,首次效率都在86%以上,我觉得做的很不错,如果每一批一致性都能够达到的话,我觉得可以产业化了。但在后来的聊天中据力神史杭博士介绍其实BTR的Si基负极材料并没有那么好。PPT中显示几乎都是和石墨复合的。我们现在一款材料也是和石墨复合的,我觉得可以顺应潮流继续把这款和这类材料做好。

       第八个报告是我们刘老师的报告。石墨烯产业化并且在高能量密度的锂电池中的应用。刘老师用幽默诙谐的方式先介绍了石墨烯研究的方向,以及近几年来我们的产业化项目,还有正在做和着手做的项目,尤其是石墨烯和LFP和LMO项目更是让在座的专家们惊讶,还就目前正在做的LMP和富锂锰基材料、石墨烯的应用技术、SiC材料做了详细的介绍以及近几年发表的一些文章。最重要的是,我们动力锂离子电池的目标和未来着手做的一些事情和方向,刘老师一一作了相关的介绍,最后刘老师还提到了价格的问题,大家敢买,他就敢降价。

       第九个报告是美国Wildcat的李斌博士做了《Si负极材料功能电解液的开发》的报告。因为现在世界上很多企业都在研究Si/C复合材料,并且做的很好,已经开始生产了,500次以后容量还能保持在80%以上,说明循环性能较好。他们就是配合Si/C复合材料电池中电解使用开发,其实电池的每一个部分都是很重要的,电解液也不例外。

       最后是几位专家答疑:李国华,汪继强,毛焕宇,黄友元,史航,韩松等几位专家讨论未来负极材料怎么走。几个专家都说Si基负极材料是正解,讨论了未来的发展,多少容量合适。当有人问到Si基负极材料的标准问题,专家们都说现在还没有固定的标准,有人甚至说要走一步看一步,专家们说这几年肯定会制定的。当有人问黄博士他们BTR第三代的Si基负极材料做到哪个地步了,他说他们是上市公司不好透露,我觉得他是不想说。听了讨论,我总结了:Si基负极材料不能加的太多,作为电极Si含量大约在百分之七左右,电极容量为500左右;Si颗粒不能太大,50-100nm左右,碳还是要包覆的,石墨烯也要用;未来产品可以分为三种500,700,1500这三种,添加电极中循环要做到500次保持率为85%以上。

2015-4-24 :

       上午主要是学生墙报的PPT演说。下午我就没有去参观万向就先回来了。

       几位专家答疑:黄学杰,毛焕宇,杨裕生,汪继强,许之咏等几位庄家对未来正极材料的讨论。当然讲到LCO、NCM、NCA、LFP、LMO等正极材料,还有比较热的富锂材料,个人感觉富锂材料未来发展前途大,可以替代他们。

       主要是获奖的墙报的学生上去做的PPT,个人感觉学术偏重,有些不适用。MnOOH添加到Si基负极材料中可以增加循环性能,因为可以作为锂离子迁移催化剂,还可以减小合金化合去合金化的能量,增强电极的循环性能,我想也做一下这个实验看看,目前商品话的MnOOH没有,需要自己合成。

       最后感谢刘老师,夏老师给我这次机会。这次来萧山,收获很多,很开心,Si基负极材料这么多人在研究,看好,我有压力也有动力。不光是拓宽了自己的视野,也学到了很多别人做的实验方法以及他们现在所做的一些成果,认清了自己和别人的差距,为下一步做好自己的实验打下了坚实的基础,学习了别人如何做研究做产业化;也看到了各种正极材料、负极材料、电解液、导电剂等等材料都有人在研究,各有所长,也有所短;特别是Si基负极材料和石墨烯是大头,未来产品可以分为三种500,700,1500这三种,高容量的材料可以让厂家配合石墨使用,降低石墨烯使用成本,保持各批材料一致性,添加电极中循环要做到500次保持率为85%以上,同时认清了一些材料的优缺点以及改性的方法。在今后的工作中,借鉴别人的方法,少走弯路,为项目产业化作出自己最大的努力和贡献。