吳鋒：提升能量密度是二次電池重大應用需求和技術進步的驅動力
圖為北京理工大學能源與環境材料學科首席教授吳鋒在會議上做演講
2016年6月20-21日，青海省人民政府、科學技術部、工業和信息化部、中國電動汽車百人會在青海西寧舉辦，“鋰產業-新生態”國際高峰論壇。本屆論壇是“第十七屆中國·青海綠色發展投資貿易洽談會”的重要活動之一，體現了“開放合作·綠色發展”的主題。電池中國網對本屆論壇進行了全程直播報道。
6月21日上午，在以“先進電池技術與鋰資源高效利用”為主題的圓桌會議上，北京理工大學能源與環境材料學科首席教授吳鋒做出了演講，以下為演講內容：
吳鋒：各位上午好！我發言的題目主要是圍繞電池研究，包括鋰離子電池等等。
鋰二次電池及其關鍵材料，是當前國際競相研發的熱點，已成為新一代信息通訊、電動汽車、儲能電站與國防安全等重大應用的關鍵環節。儲能也越來越得到重視。最近報告美國NASA研制新型純電動飛機，實現了零排放，以后的商用化也期待著電池技術的發展。現在通信發展到5G，電動汽車也如此，現在“十三五”把能量密度指標提的越來越高。儲能也要求有比較高的能量密度和比較高的功率密度，當然要求很長的壽命和很低的價格。
對正極材料做的一些仿生的研究，也是為了提高功率密度。我們還研究快充型高容量鋰例子電池正極材料材料。在硅基負極材料方面，以有機硅工業生產過程中產生的工業肥料為多孔硅原材料。硅基負極材料本身制造工藝比較簡單，為以后利用有機硅肥料提供技術路徑，也有利于以后規模化生產。還有用稻殼制備多孔硅，這也是比較廣泛的原料。
新型電解質，用不可燃的無機骨架將離子液體固態化，我們研制出新型的納米交聯基的固態電解質，同時具有較高的室溫電導率、較寬的電化學窗口和不可燃性。NMR研究表明，被限制的離子液體展示出類似于業態ILE中離子的流體動力學特征，具有高的離子傳導性，有較好的熱穩定性。如圖，這是鋼性骨架和柔性骨架。
持續提升能量密度是二次電池重大應用需求和技術進步的驅動力，急需探索新材料。我們2002年開始提出多電子反應，到現在經過三期的研究，提出多電子反應材料體系包括石墨烯基硫/碳3D復合材料等。我們對石油化工產業流程副產物的有效利用與開發，為今后發展產業是有好處的。
電池材料的回收和資源化再生研究。回收現在也越來越得到重視，我們在梯次利用方面進行過研究，預測到2020年，全球廢舊鋰電池的數量約為250億只。我國在這方面有很大的缺口。日本也進行了動力電池的回收，這是非常有意義的事情。我們通過檸檬酸處理進行動力學分析，開發出用抗壞血酸對廢舊電池重金屬離子的綠色浸提技術。
隨著新能源汽車的快速發展，動力電池的需求一度呈井噴之勢。2015年我國新能源汽車產量達到37.9萬輛，動力電池整體出貨量達到15.7GWH，同比上年增長3倍之多。動力電池的爆發性需求已延伸到正極、負極和隔膜、電解液等相關材料產業，以及上游鋰礦資源。在工信部提高準入門檻后，我國動力電池產業將面臨新一輪的洗牌，從幾千家企業優勝劣汰為上百家。能量密度、安全性、壽命、成本仍然是動力電池產業發展的主要制約因素，有待材料、電池、工藝系統的創新。
謝謝大家！
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