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第三届新型电池正负极材料技术国际论坛参会报告(杜强)

       天朗气清,惠风和畅,暖阳绵绵,柳絮纷飞!在春光甚好的四月,宁波迎来了电池行业的一件盛事——第三届新型电池正负极材料技术国际论坛会议。作为中科院宁波材料所动力锂电池工程实验室的一员,作为一名未来的准 “电池人”,我有幸旁听了此次行业内的盛会,并兼职了一天的会务人员。在聆听业界各位“大牛”学者在专业方面取得的丰硕成就的同时也感受到了老一辈研究人员不懈努力、敢为人先的人格魅力。我旁听的是13日的主会场报告及14日的电池负极材料分会场报告。通过这两天的学习,让我对动力电池的发展现状和未来发展趋势有了进一步的了解;更让我对负极材料,尤其是硅碳材料的研究情况有了较全面的了解。这些为我后续课题研究方向上的研究提供了有效的指导。

       硅材料作为一种潜力巨大的负极材料,其理论比容量为4200mAh g-1;嵌锂电位较低,为0.37mV Li/Li+;而且硅是地球上含量第二的元素,对环境不会产生破坏,生产纳米硅的工艺成熟且成本较低。越来越受到研究人员的重视,此次论坛能够明显感受到不论研究单位还是企业,硅材料已然成为前两者研究开发的重点。但同时,硅材料在锂的嵌入和脱出过程中,其体积会产生胀缩,变化率可达到400%,这一过程中产生的机械应力变化使得负极材料坍塌、电极结构不稳定、负极表面SEI膜不稳定且不断生成,从而使得其电化学性能下降。而且硅的半导体属性,使其电导率较低,再加上硅纳米颗粒的胀缩还使得其逐渐脱离电子和粒子的传输网络,进一步降低了其导电性。这些都极大地限制了硅的电化学性能的发挥。因此,如何更好地限制硅的体积变化,同时较好地发挥硅的容量优势是研发机构和企业的研究重点,同时也成为了此次论坛讨论的一大热点。中科院物理研究所的李泓博士关于硅负极SEI膜的研究让我记忆深刻,对我现阶段所做课题有较大的启发和帮助,他系统地总结了硅负极上SEI膜的成膜机制,让我能够明确地认识到电池在工作过程中硅负极表面SEI膜的变化情况,清晰地把握如何通过改变这些变化过程来影响SEI膜的成膜性质;同时,李博士对不同实验条件对SEI膜的性能影响做了较详细的总结,而且也列出了一些可能的影响因素,这为我后续课题研究提出了指导性意见,让我能够在自己实验的基础上与前沿研究相对照,不断修正自己的研究方向及研究内容。此次论坛内容安排十分合理,将研究学者的报告与企业报告合理结合,让参会人员既能了解到最前沿的研究动态,也能了解到最新的企业应用状况,两相对比能够清晰地看出实验室研究与企业应用之间的距离。来自安普瑞斯公司的孙刚博士详细介绍了该公司对硅纳米线的研究及开发情况,该材料在具备良好的一般性能之外还具有其它电池不具有的优良性能,提出硅纳米线结构也许是目前最理想的硅负极结构:其特殊的结构与独特的生长方式能够很好地克服硅材料导电性差的缺点,较好地提升了负极材料的导电性和连接性;同时,其制造的电极具有理想的、可调节的空隙分布,有效地抑制了电池的膨胀,其公司制备的电池膨胀率低于5%,具有很好的膨胀性能;硅纳米线制备的电极材料因为具有较高的离子穿透性,所以其高倍率性能较好,而且还具有高能量密度。该公司的产品已经成功应用到美国多家国家机构,性能得到了用户的肯定。为硅负极材料企业的发展提供了经验。

       每个分会场最后都安排有专题讨论会,专题讨论会的内容基本都是这一领域与会的权威学者或者企业的高级人才,他们针对本领域内电池材料现有的研究情况进行合理性的分析、对现有研究情况及应用情况做出系统的总结;同时,他们对本领域今后的发展及走向展开强强对话,认真分析,合理定位,为锂电池材料的有序发展建言献策。展现了研究学者和企业领导人强烈的社会责任感。让与会人员看到了锂电行业光明的未来。