2015(第十届)北京动力锂电池技术及产业发展国际论坛

单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO12015(第十届)北京动力锂电池技术及产业发展国际论坛单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO2动力锂离子电池发展方向；三元材料/富锂锰基材料；全固态电池；锂硫/锂空；电池制作等。主要内容单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO3一．锂离子电池发展方向国家战略需求EV锂离子动力电池阶段目标单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO4储能电池要求---来小康能量密度:高于铅酸电池能量转换效率:大于80%循环寿命:高于5000次成本：寿命5000次，小于1500元/kwh；10000次,小于3000元/kwh十三五智能电网领域--储能技术规划：大规模储能系统应用（并跑）先进储能技术研发（跟跑）新型储能技术研发（跟跑）单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO5先进电池材料发展方向：单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO6二．三元材料/富锂锰基材料等充电电压大于4.2VLiCoO2、高电压LiNi0.5Mn1.5O4三元正极材料NCM、NCA富锂锰基材料1、NCM-811正极材料的制备工艺，材料容量达到195mAh/g，4.3V循环200周后容量保持率为90%---宁波材料所王德宇2、NCA-北京大学夏定国I.主要材料II.现在研究现状：单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO73、富锂-NMC--WildcatDiscoveryTechnologies存在问题：电压下降；不可逆容量；析气(O2)；容量的损失；倍率性能？A、概况单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO8B、Highthroughput-高通量计算研究内容：制备方法、组成成分、包覆、掺杂、活化剂等内容工作：2000种材料,6000电池进展：--容量，倍率，循环性能的整体改善；--最小化电压降；--减小不可逆容量和析气的问题单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO9C、具体研究内容筛选方案：合成条件的优化；组成成分优化；掺杂优化；包覆优化；电解液/添加剂优化；电压窗口优化；单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO10举例：组成优化单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO114、富锂金属氧化物的电压衰退研究进展A、机理研究尖晶石相产生；金属离子迁移--Ni会在表面富集，，Ni元素表面偏析的样品电压衰退非常明显。--夏定国单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO12B、掺杂改性磷酸根掺杂J.Mater.Chem.A,2014,2,7454–7460|7457钾离子掺杂，材料的电压衰退情况有所改善，尖晶石相变得到抑制。Adv.EnergyMater.2015,1500274表面掺杂包覆一体化--LiMgPO4，LiFePO4单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO135、浓度梯度材料0246020406080100NiCoMnAtomicratio/%Distance/umCenterNi-RichComposition:highcapacityFullGradientCompositionGradualNidecrease,Coincrease,andMnremainconstantSurfaceMn–RichComposition:highthermalstabilityFCGLi[Ni0.60Co0.15Mn0.25]O2FCGLi[Ni0.75Co0.1Mn0.14]O2Naturematerial11,942(2012)CenterNi-RichComposition:highcapacityFullGradientCompositionFromNi-RichComposition,ToMn–RichCompositionSurfaceMn–RichComposition:highthermalstability--amine单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO14SEMofNi0.6Co0.2Mn0.2(OH)2粒度分布-Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2SEMofLiNi0.6Co0.2Mn0.2O2振实密度=2.7g/cc单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO15NiCoMn2µmNiCoMn2µmBulk:Li[Ni0.65Co0.15Mn0.25]O2ab0246020406080NiCoMnAtomicratio/%Distancefromparticlecenter/umdOxideCenter:Li[Ni0.7Co0.05Mn0.25]O2Surface:Li[Ni0.58Co0.17Mn0.25]O20246020406080NiCoMnAtomicratio/%Distancefromparticlecenter/umcPrecursorCenter:Li[Ni0.75Mn0.25]O2Surface:Li[Ni0.55Co0.2Mn0.25]O2单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO160200400600800100010203040503.0-4.2V,1.0CDischargecapacity/mAhNumberofcycle25oC:92.3%55oC:78.5%dFCG/MCMB0501001502002502.53.03.54.04.530oC55oC2.7-4.3V,0.1CVoltage/VDischargecapacity/mAhg-1Initialcyclingat30oCand55oCLowtemperatureperformanceofFCG单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO17三．全固态锂电池1.为什么？Li/S电池反应中间产物Li2Sx溶于电解液中，由于穿梭效应，到达金属锂负极使之失去活性。Li/Air电池是开放体系，而金属锂易与环境中H2O和CO2反应，失去活性。Li/S和Li/Air电池的锂负极在充放电循环中都容易出现锂枝晶。解决方案是采用固体电解质。单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO18优势与关键：锂离子来自金属锂负极(金属锂≈4000mAh/gvs石墨372mAh/g)，正极可以不含锂，选择性增加。关键问题：锂枝晶--安全事故；新的正极材料具体部分的问题：正极材料：可不含锂，但能储存大量锂；难点在脱嵌锂后零应变；负极材料：金属锂；难点在金属锂表面保护、防止锂枝晶生长固体电解质：聚合物和无机离子导体及其复合材料；难点在纳米材料合成和复合材料制备界面问题：单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO19σ=4.3×10-4Scm-1at25℃LiFe0.2Mn0.8PO4/polymerelectrolyte/Licellat25℃中科院青能所崔光磊二元系硫化物固体电解质材料：75Li2S-(25-x)P2S5-xP2O5(mol%)：Li3+3xP1-xZnxS4-xOx单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO20三．锂空/锂硫Erev=2.96VvsLi/Li+Li/S的理论能量密度为2654Wh/kg，Li/O2的理论能量密度为5217Wh/kg。两个体系的实际能量密度有望≧500Wh/kg。I.锂空1、概况单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO212、锂-空(O2)的主要问题负极：锂枝晶；循环效率；固液界面；安全问题；电解液：稳定性；导电性；挥发问题；析O2问题；正极：材料的选择制备：O2通过，CO2、H2O不能通过；chargeoverpotential效率（过电压）；容量；循环；单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO223、研究现状：Al2O3包覆；Pd催化；单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO23II.Si负极难点:体积膨胀—结构坍塌；低电导率，倍率性能差；ParticlepulverizationA、目前进展单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO24体积膨胀导致暴漏的活性表面一直形成新的SEI；多空Si/C复合材料单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO251st放电：2404mAh/g；1st充电：1541mAh/g；1stCE:64.1%;200周容量保持率：67%；单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO26I.中国锂电池制造的现状四．电池制造等年份汽车产能（万辆）电池产能（GWh)生产线投入（亿元）20147.34.82820152013552016402494201760361012018905415120191358122720202001203311、中国动力电池、装备的投入单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO27迫切需要提高产能来摊销：研发、设备、厂房等固定费用，降低采购成本；处于大规模应用的突破口：谁将在3-5年抓住机遇突破制造将赢得20-30%的利润空间。2、可大规模制造的电池圆柱电池，代表型号：18650电池容量：2200mAh～3300mAh方形卷绕硬壳，代表型号：20100140，27100148电池容量：20Ah～25Ah叠片软包、硬壳，代表型号：18100150电池容量：20Ah～25Ah单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO28没有电池规格标准；产业基础不够，没有评价标准；没有制造的理念：结构、工艺、装备；使用目标不清楚，客户（汽车厂）的要求不清楚；客户的差异化需求；10家企业，36个型号！单击此处编辑母版标题样式•单击此处编辑母版文本样式–第二级•第三级–第四级»第五级2020/1/14LOGO29II.动力电池大规模制造规范基础研究：缺乏深入的机理深究，从电化学、物理、电工、机械、结构、散热等，找出相互关系并推出相关数学模型等。战略定位：缺少战略规划，缺失产业发展路线的细