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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(邱报)

       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召开,这次论坛最为明显的主题是针对动力锂离子电池的高能量密度以及安全性来系统展开的。

       而我关注更多是针对于高能量密度的动力电池,主要的目光聚焦在新颖的正极材料,如层状的三元材料以及富锂锰基正极材料,而对于三元材料来说,其主要是由企业来主导,如中信国安盟固利动力科技有限公司的吴宁宁工程师针对目前不同三元材料的比列对于其电化学性能以及相关的安全性问题做了一个详细的报告,于此同时,北京当升材料科技股份有限公司的陈彦彬工程师对于目前不同用途的动力锂离子电池用的三元正极材料做了一个系统的报告,其主要针对其压实密度以及颗粒的尺寸控制等。

       相对三元材料而言,富锂锰基正极材料仍然是大家关注的重点,例如北京有色金属研究总院的卢世刚教授认为尽管富锂材料目前存在着许多问题,但是它也会是将来作为新一代动力电池的首选的正极材料。这次主要的研究热点在于探讨富锂材料在循环过程中的电压降问题,北京大学的夏定国教授针对该问题,详细地总结了目前电压降的研究进展,针对目前公认的观点:即在循环过程中层状结构向尖晶石结构的转变,但是在X射线的相关表征中并没有观察到尖晶石结构的存在,从而导致其矛盾的存在,最后他给出解决电压降的方案是合理的表面改性以及调制电荷补偿机制;与此同时,美国wildcat Discovery Technologies Inc的李斌结合其高通量技术,发现富锂材料的电压降与其合成条件,元素组成以及掺杂,表面包覆等因素有显著的关系,同时认为减少电压范围可以抑制电压降。从目前的研究结果分析,到目前为止还没有一个有效的方法来抑制电压降,其主要的原因是对于其富锂材料的电压降还没有一个明确的认识。

       由于目前更多地关注是在如何在高电压获得更高的放电容量,但是在高电压下,其材料表面结构中的氧通常是不稳定的,这种情况对于目前所有的氧化物体系的正极材料都是存在的。在体相内晶格O移动会额外形成类似于多氧离子团的形式(形成活性的物质),这部分O的移动可能会额外提供高容量;总之在高电压下,其体相结构中氧的研究将会是今后一段时间的研究热点。在基础研究这个方面,富锂材料针对于含有Ni, Co, Mn三元体系结构中的研究可能比较困难,因此借助比较简单的单相体系来利用晶格氧的活性来获得产生其他高容量的材料,这个方面是目前这个材料体系的研究热点;与此同时,晶格氧提供高容量的同时也会造成一些其他的问题:如循环过程中电压降问题(这个也是目前最为热点的问题);总之,一方面要利用活性氧来提高容量,另一方面要抑制它来“捣烂”产生一些不必要的问题,这是目前两个研究的热点。

       此外,通过这次论坛,我对于从新颖材料的研究热点有了一个新的转变,这样促使我对自己的研究工作提出了新的思考。