锂电池新型材料研究方面的最新进展介绍

“在锂硫电池正极材料方面，我们利用双‘费歇尔酯化’的模块组装方法，将分散的导电碳组装为椭球型的微米超结构，显著提高了正极单位面积的硫载量，电池能量密度达到545Wh/kg。”中国工程院院士、北京理工大学教授吴锋日前介绍了其研究团队在锂电池新型材料研究方面的最新进展。

除了锂硫电池，吴锋院士还介绍，北京大学等单位在高比容富锂锰基材料研究方面也取得了突破。“我们团队在仿生膜设计，通过界面保护提高材料稳定性，构筑选择性锂离子通道，提高材料倍率性能方面也进行了一系列的研究。”他表示。

在动力电池安全性方面，吴锋院士的研究团队从材料入手，包括研制出温度敏感电极、陶瓷高强隔膜、安全电解质等，显著提高了电池的本征安全性。还研制出基于纳米TiO2与离子液体的新一代凝胶固态电解质，具有高室温电导率与显著的安全性(1300℃/60s不燃)。

吴锋院士表示，电解质是影响锂离子安全的主要因素之一，在向固态化方向发展，他认为目前还达不到全固态，他所带领的研究团队研制出新型仿生蚁穴结构的新型离子凝胶电解质，在锂金属表面形成保护层，可有效抑制锂枝晶生长。他表示，电池材料在仿生方面的研究有利于电池本身的绿色化。

吴锋院士长期从事新型二次电池与相关能源材料的研究开发，率先提出采用轻元素、多电子、多离子反应体系实现电池能量密度跨越式提升的学术思想，研发出高比能二次电池新体系与关键材料，得到国际同行的瞩目与高度评价。

吴锋院士自主开发出一系列锂离子电池关键新材料、电池制备新工艺和电池安全性技术，为我国锂电产业更新换代，进入国际高端产品市场，提供了技术支持；提出通过系列关键材料的协同作用提高电池本征安全性，发明了安全性电极、复合型陶瓷类聚合物隔膜、具有阻燃性和电化学兼容性的电解质体系；率先提出电池系统安全阈值边界的概念，并开发出识别与控制技术。

值得一提的是，吴锋院士发明了含锂储氢合金及其制备方法，打破了国外对储氢合金的专利垄断，主持创建了我国第一个镍氢电池中试基地，实现了产业化关键技术集成，设计建成我国第一条镍氢电池自动化示范生产线；研发出系列镍氢动力电池组，并将其成功应用于多款混合动力汽车。

吴锋院士围绕国家重大需求，探索不同二次电池体系间的技术融合，在电池反应理论、关键材料和工程化技术方面取得了创新突破，为我国二次电池的产业化发展做出了重要贡献。吴锋院士所领导的973、863基础和应用研究团队成员，有些已成为我国二次电池与新能源材料领域的领军人物。

吴锋2014年当选国际欧亚科学院院士；2016年获国际车用锂电池协会(IALB)首次颁发的终身成就奖；2017年当选亚太材料科学院院士、中国工程院院士。他曾任国家高技术(863)功能材料专家组成员、副组长，国家高技术(863)新材料领域专家委员会委员、常委，国家科技部镍氢电池专家组组长和国家高技术(863)电动汽车重大专项总体组专家。

吴锋现任中国电池工业协会副理事长，中国化学与物理电源行业协会副理事长，动力电池应用分会专家委员会主任委员，国家工信部新能源汽车准入专家委员会委员；连续12次担任中美电动汽车与电池技术研讨会主席，6次担任动力锂电技术及产业发展国际论坛主席。

面对国内动力电池业的发展现状，吴锋院士认为，中国动力电池目前状况是总体产能过剩，优质产能不足，急需进一步创新发展，以期取得具有颠覆性的技术突破。然而要知道，一个真正从基础研究做起来的颠覆性创新，并不是一蹴即成的，不能急于求成，有时候这个事情要做五年十年或者十五年，甚至更长时间。

OCSiAl是世界上最大的单壁碳纳米管生产商，实现了单壁碳纳米管在锂离子电池中的工业化应用，年产量为60吨。其核心产品TUBALL单壁碳纳米管是一种为锂电池带来超强导电性的添加剂，被证实为最经济有效的硅负极解决方案。

OCSiAl研制的TUBALL BATT H2O是含有单壁碳纳米管的，可简单用于硅负极的水性导电分散液。超细且稳定的单壁碳纳米管加入到TUBALL BATT 水性分散液中，在锂电池的充电、放电过程中，即使在电动汽车生产商所要求的最恶劣的循环使用条件下，都能够完全均匀地覆盖硅负极活性材料颗粒，并使得硅负极颗粒始终保持优越的导电性。碳纳米管在水中均匀分散，意味着在电池浆料匀浆阶段，即可简单地将其与硅负极相混合。测试结果表明，加入TUBALL BATT H2O后，含硅负极的锂电池循环寿命显著提升，在1000次的循环后仍能保持80%以上的容量。

OCSiAl的单壁碳纳米管产品仅通过官方授权合作伙伴进行销售，官方授权渠道从品质保障、供应产能、技术支持，到售后服务方面都有着绝对的优势。锂电池能量密度的提高对隔膜使用数量影响不大，但对电池所使用的正负极材料、电解液以及隔膜的质量和安全性要求会相应提高。就隔膜而言，湿法薄膜更薄，孔隙率和透气性更高，用湿法薄膜生产的锂电池能量密度更高，而且湿法基膜经涂覆处理后，良好的解决了湿法隔膜耐热性问题，能够明显改善锂电池的热稳定性，安全性也得到大幅提高。因此，受国家产业政策、新能源汽车补贴政策和更高的能量密度要求的影响，未来中高端湿法隔膜的需求仍会增长。

2019年11月15日-17日，吴锋院士将参加由中国化学与物理电源行业协会联合电池中国网、天津力神电池股份有限公司在天津举办的“第四届动力电池应用国际峰会(CBIS2019)”，并担任大会主席。届时，来自动力电池产业链上的近千名产业界人士，将共同就国内动力电池业发展现状，欧洲、东南亚等海外发展机遇，亟待确立的部分行业标准，材料、设备、整车等领域的全新技术与应用，新能源车辆安全要求等具体问题，进行深入探讨，也期待您的参与。