5月22日，CIBF2018 第十三屆中國國際電池技術(shù)交流會展覽會在深圳會展中心開幕。郭永勝（音）代替寧德時代新能源科技股份有限公司梁成都博士在技術(shù)交流會上發(fā)表主題演講。以下是演講正文：

謝謝黃老師的介紹。今天本來是我們梁總過來，他臨時有一個很重要的事情，過不來，所以委派我過來給大家作匯報。

我今天講的是“高能動力電池之先進材料”，上午肖老師把國家層面的整體上的技術(shù)路線和國內(nèi)的動力電池技術(shù)路線跟大家講了一下，國家到2020年300WH/KG的電池體系到底怎么實現(xiàn)？材料是起到很關(guān)鍵的作用。

電動汽車發(fā)展史，電動汽車不是一個很新的東西，電動汽車比燃油車發(fā)展的歷史還要早。但是在100多年，電動汽車和燃油車一直在競爭。在競爭過程中就是電池的競爭，就是電池的發(fā)展，這一百多年在動力電池，到底什么樣的動力電池適合電動汽車，真正到鋰離子電池的2010年，差不多逐步在用到電動汽車上，最近幾年全球發(fā)展，鋰電池算是主流。燃料電池也是主要的技術(shù)路線，但是整體的產(chǎn)業(yè)線還是動力電池和鋰電池比較成熟。總體電動汽車的發(fā)展，大家可以看一下，剛開始鉛酸逐步到鎳氫到后面的鋰離子電池，總體的電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵是能量密度夠不夠用，它的成本夠不夠低。這是兩個非常大的關(guān)鍵因素。

鋰離子電池的發(fā)展，高能量密度是非常重要的方向。目前電動汽車正在用的，2017年三元材料在乘用車上是主流，到2020年，高鎳的三元材料+硅基的負極，滿足300WH/KG的動力電池體系，我今天主要講的內(nèi)容是這個體系，高鎳材料和硅材料CATL的進展。到2025年，整個的技術(shù)路線是會往固態(tài)化發(fā)展，2025年還是液態(tài)鋰離子電池為主，固態(tài)電解質(zhì)的發(fā)展，包括剛才陶亮博士也講了，如果固態(tài)電池不用鋰金屬，能量密度上就沒有業(yè)態(tài)的鋰離子電池的優(yōu)勢大，它為什么能替代傳統(tǒng)的液態(tài)鋰離子電池？長期發(fā)展的技術(shù)路線是鋰離子的固態(tài)電池。

高鎳材料，高鎳材料面臨很多的挑戰(zhàn)，鎳含量越高結(jié)構(gòu)越不穩(wěn)定，面臨的問題主要是顆粒的破裂和表面反應(yīng)產(chǎn)氣，高鎳的三元動力電池面臨最大的問題。對材料本身有些感性的手段，整個是在表面有一個包覆，其實表面包覆加攙雜，這是解決高鎳材料核心的策略。

包覆已經(jīng)快離子導(dǎo)體（音），包覆以后減少電解液和高鎳材料的本身的接觸。活性位點，這樣它的產(chǎn)氣會大大的減少，循環(huán)穩(wěn)定性會提高很多。在攙雜的過程中到底攙什么穩(wěn)定？我們知道高鎳的材料是結(jié)構(gòu)非常不穩(wěn)定，一個是表面的嗜氧（音），是結(jié)構(gòu)決定的，嗜氧，要攙雜什么元素能穩(wěn)定氧？我們做了很多仿真的工作，通過仿真來指導(dǎo)我們做實驗，來改進材料。表面嗜氧的活化能的幾個參數(shù)。過渡金屬和氧的結(jié)合能，這個結(jié)合能越大，它結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。攙雜一個金屬，來使得過渡金屬和氧的結(jié)合越強越好。另外811材料，在循環(huán)脫離過程中，材料的體積變化，材料的膨脹、收縮問題也很大，最終會導(dǎo)致動力電池循環(huán)過程中，二次顆粒會破碎，破碎以后，整個的性能就很難達到動力電池的要求。這個怎么樣讓它的材料本身循環(huán)的膨脹、收縮降低一些？這是很關(guān)鍵的因素。

通過仿真和計算找到攙雜的元素去改善這樣的問題，循環(huán)600周，如果沒有經(jīng)過攙雜原始的材料，循環(huán)600周，顆粒內(nèi)部是一個完全有破裂，這樣電池的性能會非常差。經(jīng)過doping的技術(shù)，看循環(huán)600周以后，看電池材料本身的顆粒還可以保持原來的形貌。目前我們在高鎳的811材料的體系，在4.25V，基本上滿足國家動力300WH需求，基本上是完全能滿足的。無論是在存儲還是在安全方面，材料本身的問題已經(jīng)解決。

負極，一個非常關(guān)鍵的材料，負極是氧化亞硅材料，各位都是專家，氧化亞硅兩大問題，一是首效（音），二是顆粒的膨脹、破碎的問題。這個問題怎么解？科學(xué)上有很多的解決方法，我們主要是從工程手段解決這個問題，一個策略是用瘀泥化，它的首效低，先給你一些鋰，先給你補過來。另外它的膨脹，我想怎么給它包覆一個非常具有彈性，又有強度的一層包覆層。這樣保證顆粒在循環(huán)過程中不破碎，這是體積膨脹的問題。我們用瘀泥化的手段來提升氧化亞硅首次效率，另外我們給它人造一層SEI膜，這層非常有彈性，又能把材料均勻包覆進來。這個材料本身還需要具有很好的離子導(dǎo)電性，不然沒有辦法work。這樣改善氧化亞硅的問題，基本上都有很明顯的提高。不包覆很容易內(nèi)部破壞，經(jīng)過包覆以后，到電池失效以后，它整體的顆粒形貌還可以保持和初始差不多。這樣保證了材料整體上體系，300WH/KG的化學(xué)體系循環(huán)性能，常溫在1500，45度基本上在850-900的水平。

電解液的問題，這兩種正極材料和負極材料帶來的問題。電解液配套的相應(yīng)也要改，這個怎么改？根據(jù)正極材料的特性，高鎳材料帶來的一系列問題，鎳融出，主要在電解樣的改進，主要是溶劑體系的改進，還有添加劑對于高鎳材料的保護問題。怎么用電解液的手段改進正極材料的性能，811材料產(chǎn)氣是非常大的問題。通過電解液也是能有一個綜合的改善手段，能顯著降低產(chǎn)氣性能。電解液還能抑制鎳的穿梭，因為鎳很容易融出，融出以后在負極沉積，這樣對電池的性能急劇惡化，用特殊的添加劑就可以把這個改善很明顯。

總結(jié)，300WH/KG的動力電池，化學(xué)體系，全球都認定了就是高鎳+硅，怎么樣做到性能滿足動力電池用的要求？負極和正極材料本身的改進很重要。電解液，電解液是把添加劑和溶劑是改進很大的方向。

以上就是我的報告。謝謝大家！

主持人：謝謝郭博士的精彩報告。

提問：碳硅的負極離子孔隙率多少？

郭博士：20%-30%。

提問：充滿電不膨脹？

郭博士：膨脹是用包覆的有效手段，瘀泥化可以降低膨脹，它本身的膨脹可以解決。

提問：膨脹不影響孔隙率嗎？

郭博士：膨脹肯定會影響一點，因為我們這個材料本身通過瘀泥化以后，本身已經(jīng)是膨脹的狀態(tài)，充放電過程中不會有太大的變化。

提問：我們做過復(fù)合的，充滿電以后，剛開始放電的功率很小。

郭博士：是，所以這里面你一定要找非常好的導(dǎo)鋰離子特性的包覆層才有效。

提問：我看你們度薄膜，是度

郭博士：鍍在Partic（音）上面。

提問：一般多厚？

郭博士：沒有辦法說。

提問：郭博士的報告很精彩，你的硅或者氧化亞硅是怎么瘀泥化，用泥粉還是其他的？

郭博士：預(yù)鋰化的過程就是怎么把鋰放進來，大家可以想，但是具體怎么樣放鋰粉或者其他的，可能每個人想的都不一樣。具體的我們可以私下交流。

（根據(jù)速記整理，未經(jīng)嘉賓審閱）