關于動力電池技術提升，聽聽吳鋒等四位院士怎么說

12月9日，國軒高新第七屆科技創新大會在合肥舉行。中國工程院吳峰、鄭綿平院士，中國科學院程會明、孫世剛院士分別就動力電池作了主題演講，并就世界鋰電池的技術路線和實現高比能電池的途徑進行了深入探討，提出了可行的建議。吳峰院士：新型二次電池及其關鍵材料的研究進展。

中國工程院院士、北京理工學院教授吳峰有數量級的應用要求，因此開發高性能清潔二次電池已成為共識。隨著人們對電動汽車續航里程要求的不斷提高，動力電池也被寄予了希望和壓力。在明確動力電池重要性的同時，我們也應該考慮一些工業化指標的實現方式。特別是電池能量密度作為一個關鍵指標，如何在兼顧安全性、可循環性、倍率等指標的同時提高比能，這就需要企業專注于技術創新和研發。

自2002年以來，973研究項目分為三個階段。該項目原定于2017年結束，預計將推遲到2019年。本項目主要研究高比能體系，從“輕元素、多電子反應”材料入手，結合多離子效應，開發高活性電極材料，構建高比能二次電池新體系；

其次，它是一種高能量密度的大功率系統，不僅可以應用于中國的電動汽車，也可以應用于計算機。因此，研發團隊希望通過調節多維多尺度電極材料的界面功能，實現電池的高能量、高功率密度。第三，在安全技術方面，研發團隊從調整和切斷電極反應的基本步驟開始，以提高單體電池的安全性，通過探索電池的安全邊界來提高電池系統的安全性，通過對成型、注液等關鍵制備工藝和設備的升級，提高了電池制造和使用的安全性。最后，在降低成本技術方面，通過研究電池的長壽命和回收廢舊動力電池，降低了電池的使用成本。

在高比能鋰離子電池及相關材料方面，為了提高電池的能量密度，材料應該領先一步，開發具有新型異質結構的高容量材料，通過尖晶石表層和納米尖晶石涂層的結構，可以提高富鋰材料的比容量和倍率性能。負極材料以硅樹脂在工業生產過程中產生的工業廢料為原料，通過導電聚合物包裹實現硅納米離子與電的柔性組裝。通過提出利用輕元素、多電子、多離子反應體系實現電池能量密度跨越式提高的學術思想，打破了單電子反射的思維定式，拓寬了電池材料的研究領域，通過多變量協同效應實現了能量密度的三步跨越。到2020年，廢舊電池的數量將達到17萬噸，這使得動力電池的回收成為一項緊迫的任務。回收的廢電池陽極材料也可以再生。近兩年來，開發了一種綠色高效的天然琥珀酸回收技術。在回收廢舊鋰電池陰極制備碳吸附劑的研究中，磷吸附量高達588 g/g，是目前最高的碳吸附劑之一，污水處理后的吸附劑可以直接用作土壤緩釋肥料。因此，從這些方面探索動力電池的回收是非常有意義的。程會明院士：石墨烯在電化學儲能中的應用

中國科學院院士、中國科學院金屬研究所研究員程惠明具有優異的財產，因此石墨烯被認為在許多領域都有很好的應用。然而，為了獲得良好的應用，最重要的是以低成本獲得高質量的石墨烯。石墨烯的制備主要有五種方法，其中化學汽提和化學氣相沉積可以控制總量，相對節約成本。石墨烯具有二維結構、超薄、高導電性、高機械財產、大比表面積、易功能化和穩定性好的特點，因此可以很好地應用于電池或其他器件。其應用包括活性物質、導電網絡、催化劑、界面材料、基質材料等。所使用的設備不僅限于鋰離子電池等金屬電池，還包括比電容器更靈活的儲能設備。

以下是石墨烯目前的一些研究進展，尚未達到應用水平：首先，它在鋰離子電池和超級電容器中的應用。首先，石墨烯可以用作金屬集電器的涂層材料，也可以用作導電添加劑。此外，石墨可以用作負極，石墨烯也可以嗎？研究發現，石墨烯確實具有很高的容量，但不可逆容量也很高，應用效率很低，因此很難將石墨烯用作負極。然而，石墨烯的高比表面積和豐富的官能團也可以用作另一種應用，即與高容量材料復合或雜化。在早期階段，我們……

石墨烯是否可以與氧化物復合，石墨烯可以用來抑制氧化物的團聚和體積變化以及石墨烯的重新堆疊，石墨烯也會形成良好的柔性導電網絡。由于石墨烯有許多缺陷，氧化物很容易在其上形成均勻的氧化物顆粒，從而提高性能和容量。其結構形式也多種多樣，其合成也非常簡單，即石墨烯溶液。當氧化物被放入其中時，氧化物可以很容易地合成以形成復合材料。其次，石墨烯在鋰硫電池中的應用目前非常活躍。面對低含量和低硫負載的問題，石墨烯可以用于改善鋰硫電池，如限制或化學鍵合，也可以通過繼承電極結構來改善。第三，石墨烯在儲能方面的可能應用。石墨烯材料可用于各種儲能裝置，并具有不同的功能。然而，充電八分鐘后，似乎不可能跑1000公里。孫世剛院士：鋰電池電極材料的結構設計、性能控制和界面工藝。

由于電動汽車和大規模儲能的快速發展，中國科學院院士、廈門大學教授孫世剛對電化學能源提出了越來越高的要求。其中的關鍵因素是燃料電池的催化劑和可以充電和放電的材料。在電池材料結構方面，對于鋰離子來說，一個是拉電流，另一個是轉換。例如，目前的電池陽極材料是石墨，商用電池的容量比仍然不足，因此需要新的材料，如金屬氧化物和硅。這些材料在使用后帶來的問題是，一旦容量增加，這些材料的體積就會膨脹，放電后體積會縮小，任何材料都會受損。這是一個難點。如果在結構設計時將陽極材料制成立方體和八面體，它可以具有更好的性能和更好的循環穩定性。經過200次循環后，它不會失效，而是會增加，這與通常的材料不同。陰極材料有很多種，需要良好的容量、多電子反應和重量輕，但事實上，陰極材料的倍率也非常重要，因為這與其鋰離子傳輸和傳輸通道有關。當表面發生反應時，如果通道很強，則可以更快地填充和釋放通道。開放式結構，鋰離子可以很容易地進入，從這個意義上說，這對鋰離子的傳輸有很大的影響。在鋰電池中，除了陰極和陽極材料外，各種材料之間的界面過程也非常重要。從分子水平和微觀機理上了解電池界面結構的演變和反應過程尤為重要，合理設計和調節電化學能源材料的結構是顯著提高其性能的基礎。鄭綿平院士：未來鋰資源的綜合利用

我國鋰資源分布情況，中國工程院院士、中國地質科學院鹽湖中心主任鄭綿平，四川、青海、西藏約占85%。中國的鋰資源有幾個特點：第一，集中度相對較高；第二，類型多樣；第三，它們都是多組分綜合礦床。因此，我們應該注意綜合利用。

對我國鋰資源開發利用的建議：一是從自然角度出發，要進一步加強對鋰資源的調查、評價和研究；二是加大對鋰產業的支持力度；三是進一步完善流程；四是加強科技研發，創新促進資源加工技術和綜合利用的發展；

第五是東西方的共同努力。12月9日，國軒高新第七屆科技創新大會在合肥舉行。中國工程院吳峰、鄭綿平院士，中國科學院程會明、孫世剛院士分別就動力電池作了主題演講，并就世界鋰電池的技術路線和實現高比能電池的途徑進行了深入探討，提出了可行的建議。吳峰院士：新型二次電池及其關鍵材料的研究進展。

中國工程院院士、北京理工學院教授吳峰有數量級的應用要求，因此開發高性能清潔二次電池已成為共識。隨著人們對電動汽車續航里程要求的不斷提高，動力電池也被寄予了希望和壓力。在明確動力電池重要性的同時，我們也應該考慮一些工業化指標的實現方式。特別是電池能量密度作為一個關鍵指標，如何在兼顧安全性、可循環性、倍率等指標的同時提高比能，這就需要企業專注于技術創新和研發。

自2002年以來，973研究項目分為三個階段。該項目原定于2017年結束，預計將推遲到2019年。本項目主要研究高比能體系，從“輕元素、多電子反應”材料入手，結合多離子效應，開發高活性電極材料，構建高比能二次電池新體系；

其次，它是一種高能量密度的大功率系統，不僅可以應用于中國的電動汽車，也可以應用于計算機。因此，研發團隊希望通過調節多維多尺度電極材料的界面功能，實現電池的高能量、高功率密度。第三，在安全技術方面，研發團隊從調整和切斷電極反應的基本步驟開始，以提高單體電池的安全性，通過探索電池的安全邊界來提高電池系統的安全性，通過對成型、注液等關鍵制備工藝和設備的升級，提高了電池制造和使用的安全性。最后，在降低成本技術方面，通過研究電池的長壽命和回收廢舊動力電池，降低了電池的使用成本。

在高比能鋰離子電池及相關材料方面，為了提高電池的能量密度，材料應該領先一步，開發具有新型異質結構的高容量材料，通過尖晶石表層和納米尖晶石涂層的結構，可以提高富鋰材料的比容量和倍率性能。負極材料以硅樹脂在工業生產過程中產生的工業廢料為原料，通過導電聚合物包裹實現硅納米離子與電的柔性組裝。通過提出利用輕元素、多電子、多離子反應體系實現電池能量密度跨越式提高的學術思想，打破了單電子反射的思維定式，拓寬了電池材料的研究領域，通過多變量協同效應實現了能量密度的三步跨越。到2020年，廢舊電池的數量將達到17萬噸，這使得動力電池的回收成為一項緊迫的任務。回收的廢電池陽極材料也可以再生。近兩年來，開發了一種綠色高效的天然琥珀酸回收技術。在回收廢舊鋰電池陰極制備碳吸附劑的研究中，磷吸附量高達588 g/g，是目前最高的碳吸附劑之一，污水處理后的吸附劑可以直接用作土壤緩釋肥料。因此，從這些方面探索動力電池的回收是非常有意義的。程會明院士：石墨烯在電化學儲能中的應用

中國科學院院士、中國科學院金屬研究所研究員程惠明具有優異的財產，因此石墨烯被認為在許多領域都有很好的應用。然而，為了獲得良好的應用，最重要的是以低成本獲得高質量的石墨烯。石墨烯的制備主要有五種方法，其中化學汽提和化學氣相沉積可以控制總量，相對節約成本。石墨烯具有二維結構、超薄、高導電性、高機械財產、大比表面積、易功能化和穩定性好的特點，因此可以很好地應用于電池或其他器件。其應用包括活性物質、導電網絡、催化劑、界面材料、基質材料等。所使用的設備不僅限于鋰離子電池等金屬電池，還包括比電容器更靈活的儲能設備。

以下是石墨烯目前的一些研究進展，尚未達到應用水平：首先，它在鋰離子電池和超級電容器中的應用。首先，石墨烯可以用作金屬集電器的涂層材料，也可以用作導電添加劑。此外，石墨可以用作負極，石墨烯也可以嗎？研究發現，石墨烯確實具有很高的容量，但不可逆容量也很高，應用效率很低，因此很難將石墨烯用作負極。然而，石墨烯的高比表面積和豐富的官能團也可以用作另一種應用，即與高容量材料復合或雜化。在早期階段，我們……

石墨烯是否可以與氧化物復合，石墨烯可以用來抑制氧化物的團聚和體積變化以及石墨烯的重新堆疊，石墨烯也會形成良好的柔性導電網絡。由于石墨烯有許多缺陷，氧化物很容易在其上形成均勻的氧化物顆粒，從而提高性能和容量。其結構形式也多種多樣，其合成也非常簡單，即石墨烯溶液。當氧化物被放入其中時，氧化物可以很容易地合成以形成復合材料。其次，石墨烯在鋰硫電池中的應用目前非常活躍。面對低含量和低硫負載的問題，石墨烯可以用于改善鋰硫電池，如限制或化學鍵合，也可以通過繼承電極結構來改善。第三，石墨烯在儲能方面的可能應用。石墨烯材料可用于各種儲能裝置，并具有不同的功能。然而，充電八分鐘后，似乎不可能跑1000公里。孫世剛院士：鋰電池電極材料的結構設計、性能控制和界面工藝。

由于電動汽車和大規模儲能的快速發展，中國科學院院士、廈門大學教授孫世剛對電化學能源提出了越來越高的要求。其中的關鍵因素是燃料電池的催化劑和可以充電和放電的材料。在電池材料結構方面，對于鋰離子來說，一個是拉電流，另一個是轉換。例如，目前的電池陽極材料是石墨，商用電池的容量比仍然不足，因此需要新的材料，如金屬氧化物和硅。這些材料在使用后帶來的問題是，一旦容量增加，這些材料的體積就會膨脹，放電后體積會縮小，任何材料都會受損。這是一個難點。如果在結構設計時將陽極材料制成立方體和八面體，它可以具有更好的性能和更好的循環穩定性。經過200次循環后，它不會失效，而是會增加，這與通常的材料不同。陰極材料有很多種，需要良好的容量、多電子反應和重量輕，但事實上，陰極材料的倍率也非常重要，因為這與其鋰離子傳輸和傳輸通道有關。當表面發生反應時，如果通道很強，則可以更快地填充和釋放通道。開放式結構，鋰離子可以很容易地進入，從這個意義上說，這對鋰離子的傳輸有很大的影響。在鋰電池中，除了陰極和陽極材料外，各種材料之間的界面過程也非常重要。從分子水平和微觀機理上了解電池界面結構的演變和反應過程尤為重要，合理設計和調節電化學能源材料的結構是顯著提高其性能的基礎。鄭綿平院士：未來鋰資源的綜合利用

我國鋰資源分布情況，中國工程院院士、中國地質科學院鹽湖中心主任鄭綿平，四川、青海、西藏約占85%。中國的鋰資源有幾個特點：第一，集中度相對較高；第二，類型多樣；第三，它們都是多組分綜合礦床。因此，我們應該注意綜合利用。

對我國鋰資源開發利用的建議：一是從自然角度出發，要進一步加強對鋰資源的調查、評價和研究；二是加大對鋰產業的支持力度；三是進一步完善流程；四是加強科技研發，創新促進資源加工技術和綜合利用的發展；第五是東西方的共同努力。

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