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第十届北京动力锂电池技术及产业发展国际论坛参会报告(郭皓诚)

       第十届北京锂电论坛于2015年10月14日-15日于北京裕龙国际大酒店成功举行。这次会议是我回所以来参加的第一次学术会议,我很荣幸在刘老师和夏老师的带领下,与同学和同事们一起参加了此次会议。此次会议业界巨擘云集,既有众多知名科学家分享梳理锂电领域的最新研究进展,同时也汇集了国内行业龙头企业带来最新行业资讯,引导研究方向,各种报告以及前沿信息精彩纷呈,通过参加此次会议,我获益匪浅。

       本次会议可以概括为“宏观”和“微观”两个层面。

       宏观上,专家学者结合市场调研与科学分析指出了锂电行业的未来发展方向。

       来自中科院物理所的陈立泉院士的开场报告“从跟跑到领跑”,在该报告中,陈院士指出了国家对锂电的需求,而关于应对策略,提出了EV锂电池发展的阶段目标,即2020年实现EV锂电池比能量300Wh/kg,续航里程300Km,电池成本1.5元/Wh。为实现这一目标,锂电发展会经历三个阶段——近期,发展Si/NCM体系电池(能量密度120-260Wh/kg);中期,储备性研发金属锂电池(能量密度200-300Wh/kg);远期,开拓性研发以锂硫、锂空为代表的新型锂电池(实际能量密度有望达到或超过500Wh/kg)。同时,陈院士犀利的分析了全固态锂电池在锂电发展中的重要意义,强调全固态锂电池需提前布局这一战略。在报告的最后,陈院士指出电池的发展,材料研究是关键所在。另外,国联汽车动力电池研究院的卢世刚先生也高屋建瓴的洞察全局,作了“中国汽车动力电池发展路线图”的报告,该报告指出下一代动力电池为动力电池发展和电池产业升级的主要战略去向,当前重点是推进新型锂离子电池的工程化和产业化;加强新体系电池基础研究和关键技术开发;尤其是,推广普及以三元材料为正极的锂离子电池在新能源汽车中的应用。对于研究方向聚焦于正极材料的我而言,我了解到了动力电池正极材料的发展趋势,以高容量/高电压为主要去向,主要是高容量/高电压富锂材料、高容量NCM/NCA三元材料,以及高电压正极材料,也因此更加明确了自己研究方向的意义所在。最后,卢先生还提出了战略支撑与保障的相关建议。

       微观具体层面,来自企业与各研究机构的专家学者分析讨论了,动力电池的发展现状及存在问题。

       企业作为动力电池应用的实际实践者,关注热点主要集中在已产业化的材料和电池的安全性上。材料方面,三元材料因为其综合优势仍为当前热点。来自中信国安盟固利公司的吴宁宁博士指出了LI[NixMnyCoz]O2材料在高能量密度电池方面的研究潜力,基于大量研究数据,他们发现,不同设计配比,Ni的价态并不一样,而Ni作为克容量的贡献主体,可以通过调控配比来提升容量,进而提升能量密度,同时证实了目前NCM622体系综合性能的优越性,可很好的应用于动力电池体系。电池系统方面,从单体电池集成到电池系统,是个复杂的系统工程,来自清华大学的学者基于锂离子电池系统安全性的研究表明,现实中电池失效主要由热失控引起,热失控主要由“电滥用”、“机械滥用”、“热滥用”三种诱因引起。来自宁德时代新能源的专家也强调了这一观点。他们呼吁建立专门适用于电动车的安全性标准。

       动力电池领域的基础科学问题,一直以来是科研人员致力于解决的目标。富锂材料作为高容量/高电压正极材料的代表,一直受到广泛关注,其目前存在的突出问题是循环过程中的电压衰退现象。关于这一现象的起源,目前学界广泛认为是循环过程中过渡金属离子向锂层的迁移引起结构变化造成,同时Ni在正极材料表面的偏析以及表面与电解液的反应也会产生相应影响。根据夏定国教授的归纳报告,解决电压降问题主要可以从合理的表面改性和体相掺杂入手,也可以通过调制电荷补偿机制来改进。其中,基于学术报道,指出表面层包覆掺杂可以一并进行(LiMgPO4、LiFePO4包覆时,原子或基团部分进入表面相格点位置)。而对于负极,Si/C为热点。邱清平教授基于自身的研究工作,指出Si材料的研究重点是解决SEI膜的过度生长(循环过程中Si体积膨胀引起),强调Si材料的使用,需要通过精细调控实现。除此之外,本次大会还有关于锂硫电池、锂空电池以及粘结剂等方向基础研究的精彩报告,很大程度上拓宽了学生的学术视野。

       总的来说,本次参会,是我正式进入锂电行业的开始,通过跟踪业界的科学以及应用动态,我更加了解了自己研究工作的意义和挑战,也明确了今后工作的一个重要方向——富锂材料电压降的实质及应对方案。这次会议,让我认识到了自己内涵的浅薄,视野的局限,初设本行业,我有非常多的知识需要学习,路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。