2015年11月10日,我跟随夏永高老师,石俊黎师姐,骆浩师兄参加了2015第二届新型电池电解质与隔膜国际论坛,会议共进行了三天(11日-13日),期间听取了各位老师,专家电解液及隔膜的前沿研究,也听取了电解液和隔膜公司代表在大规模生产中的经验及问题。
11日上午,吕学隆(台湾工业技术研究院,产业经济与趋势研究中心,资深产业分析师)做了“电解液与隔离膜材料的技术和市场发展现状”,他分别电解液供应商对添加剂的研究,隔膜的市场范围,价格,主要的供应商,不同情况下使用厚度,怎样对电解液及隔膜进行匹配等这些内容作了详细的报告,这也使我对电解液和隔膜有了进一步的认识,帮助我在今后的实验中对电解液的加入量,不同电解液如何选择隔膜有了基本的认识。
黄学杰博士/高级研究员(中国科学院物理研究所)做了 “十三五”锂离子电池技术链和产业链发展思路”
从这两个图中我们能清楚的看到“十三五”《电动汽车》规划布局(上图)和在动力电池研究中的基础科学及共性核心任务,如高容量电池,长寿命电池高比能锂二次电池的研究等(下图)。这对我的基础研究以后怎么做,如何做有指导性的意义。
可能使我最高兴的的是听取了Mechel Armand做的“固态电解质与全固态电池”的报告,他对如何提高固态电解质的电导率,安全性,如何选择和设计聚合物基体,如何设计高电压电解质,如何设计匹配纯金属锂负极的固态电解质做了详细的汇报。结合我所看的文献资料,使我对固态电解质有了进一步认识,如将阴离子共价键结合到聚合物骨架上只允许锂离子随聚合物链段运动,即可以得到锂离子导电的聚合物电解质,提高阳离子的迁移数;在PEO基聚合物接上适当的基团(如含硫的侧基)可以获得具有更高室温电导率及较强机械强度的电解质,可以有效的防止纯金属锂电池的安全问题。
我也认真听取了金永成研究员(中国科学院青岛生物能源与过程研究所)的”高安全性锂离子电池的实现途径分析”报告;郭向欣教授(中国科学院上海硅酸盐研究所) 的“采用石榴石型固体电解质的可充电锂电池”报告;丁飞副主任(化学与物理电源重点实验室/中国电子科技集团公司第18研究所)的 “锂离子电池用LAGP/P(VDF-HFP)胶体电解质和结晶型塑料电解质制备”报告。之后就“固体电解质与全固态电池技术分析及发展趋势”进行了专题讨论,如:将来固态电解质能否取代液体电解质,有什么样的聚合物基体可以既能提高电导率又能提高机械强度,用什么方法制备PEO可以降低其结晶度等问题进行了互动讨论。
在张正铭博士(Celgard 公司,首席技术官和副总裁)的 “瓷涂敷隔膜,针刺试验和电池寿命”报告中,我了解到不同情况下(如针的尖锐程度,针的粗细,针刺速度以及从正负极开始针刺等)的针刺对软包电池安全性的测试,如图所示:
从他们的实验数据很明显能得到,针头越尖锐,针越细,针刺速度越快,针刺时越不容易发生冒烟,爆炸。当从负极铜箔针刺向正极铝箔时什么情况下都不会发生危险,而从正极铝箔刺向负极铜箔时,极易发生爆炸,这也给我们设计软包电池时提供了一些思路,如在铝箔外面包一层铜箔,这样能大大提升电池的安全性。
晚上参加了嘉拓之夜(深圳市新嘉拓自动化技术有限公司晚宴赞助),石俊黎师姐和骆浩师兄跟参加会议的公司代表和老师进行了交流和讨论。
11日是关于电解液的报告。主要是电解液对电池安全性及高容量的研究,如刘兴江首席科学家(中国电子科技集团总公司)的 “锂电池安全性与电解质关系探讨”报告;如图所示:
I Cekic-Laskovic博士(明斯特大学)的 “LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 (NCM)正极在4.6V下操作时,碳酸酯类电解质对首席循环库伦效率的影响”报告;林建博士(CTO, 大连比克电池股份有限公司)的 “高能量密度锂离子电池电解液的开发”的报告。随后是关于添加剂对电解液的影响的报告,如石桥博士(技术总监深圳新宙邦科技股份有限公司)的 “新型添加剂在锂离子电池电解质中应用研究的新进展”报告;杨勇教授(厦门大学化学化工学院、能源学院)的 “锂离子电池高压电解液添加剂的研究”报告。也认真听取了夏老师的“锂离子电池氟代高电压电解液”报告,如图所示:
听了杨勇老师的报告,我对SEI膜又有了进一步的认识:它是电解液提高电池容量,延长电池寿命的关键,然而我们对其的研究却很少,也很难表征。杨老师也提出了自己的一些问题:它的组成是什么?它在正负极表面有何不同?在全电池中SEI膜怎样影响电池性能的?等,这跟我现在做实验遇到的问题相同,也是我想知道,解决的。
12日上午技术访问戴姆勒比亚迪(腾势纯电动汽车生产线,并参与比亚迪PHEV“唐”SUV的试驾活动);技术访问深圳市新嘉拓自动化技术有限公司。
通过这次出差,使我对国内外的电解液及隔膜的研究现状及将来的发展趋势有了进一步的认识,这是我文献中看不到的。也是我了解到科研单位和公司企业所的研究侧重点是不同的,科研单位注重基础,前沿的研究,而企业比较关心的是具体的某一步工业化生产技术及动力电池各方面如何进行匹配。这次出差之后,我总结了以前实验中的不足,及时改正,认真对待实验,积极投入下一阶段工作中。
最后,非常感谢刘老师给我的这次出差机会,感谢夏老师在会议期间给予的关心和帮助,也感谢石俊黎师姐和骆浩师兄的帮助。也希望我们的实验室越来越好!