中年|锂离子电池领域中国实力几何?( 三 )
最后是辅助材料 。 其中 , 粘结剂对于电池的循环性能有很大影响 。 电池中粘结剂的用量较少 , 所以要对它进行定量的表征分析比较困难 , 要在真实体系中研究粘结剂与活性材料、导电添加剂、集流体、隔膜等的相互作用也很困难 。
随着下一代新型电池的发展 , 粘结剂的形式也可能发生改变 。 目前对它的理论和实验研究都还相对较少 。
黄云辉:在实际应用中 , 需要对各种性能进行综合考虑和协同提升 。 这其中 , 安全性以及相关的热量管理和电池管理系统都非常重要 , 但在基础研究中还没有得到足够的重视 。
关于电池的热量管理 , 除了材料本身 , 还可以通过辅助手段 , 借助热量管理系统和循环系统 , 来调节材料所处的实际温度环境 , 由此来拓展电池整体的温度适用范围 。
孙世刚:电池研究一定要考虑实际应用场景 , 以满足实际需求为目标开展 。 黄老师刚刚讲到的 , 通过辅助系统来拓展电池的温度极限就是这样一个例子 , 只有充分考虑不限于电池本身的各方面要素 , 才能让电池在深空、深海等极端环境中有效工作 。
科学研究和产业实践的考虑常常是不一样的 。 我们做研究 , 主要目标就是不断提升能量密度 , 但是做产业应用的人需要考虑更多方面 , 追求综合性能 。 所以 , 我们在基础研究中 , 也应该更多地考虑需求 。
陈军:电池的实验室研究和产业应用在研究方法和关注维度等方面都存在很大差异 。 另外 , 我国高校科研经费大部分来源于政府资金资助 , 极少部分来源于工业企业 , 有些工业企业虽然有自身的研发机构 , 但还亟待完善 。 将高校的优势和企业的优势进行有机结合 , 也是将来要重视的工作 。
成会明:研究的思路和产业化的思路确实有很大不同 。 我想请张院长讲一讲 , 产业界对电池技术的期望是怎样的?
张宏立:对于新的电池技术方案 , 产业界的期望主要有三点 , 高性能、易制造 , 以及面向全生命周期的设计 。
【中年|锂离子电池领域中国实力几何?】首先是高性能 , 具体来讲 , 要有优异的电化学性能、出色的安全性能、好的机械性能 , 以及优秀的热学性能 。 在工业界 , 我们评价产品不是只看单一指标 , 而是围绕综合的雷达图 , 来追求综合维度上的最优解 。
其次是易制造 。 首先 , 无论一种材料多么优秀 , 它必须要在工艺上易实现才能真正用于工业生产 。 第二 , 要成本可接受 , 除了航天航空等特殊领域 , 我们的产品一定要追求物美价廉 , 尽量降低成本 。
第三 , 我们希望新的技术最好可以兼容现有的工艺设备体系 , 让已有投资尽量不浪费 。 第四 , 生产效率要高 , 要能够在合适的时间尺度上实现大规模制造 。
此外 , 一定要面向全生命周期进行新产品的设计 , 要从设计之初就考虑到未来的梯次利用、资源回收利用等问题 。
新型电池:安静生长
成会明:有哪些有潜力的新型电池?
陈军:在传统锂离子电池基础上 , 从长远来看 , 开发有机正极材料是一个可能带来突破的方向 。 有机正极材料容量高、成本低、绿色环保 , 可通过丰富的系统性分子设计来构筑电极材料 , 还有含锂、无锂化合物的灵活组合 。
当然 , 目前有机正极材料还存在一定的挑战 , 比如电导率较差、功率密度不高、在有机电解液中有一定的溶解性等 。 目前基于有机正极材料的锂离子电池尚处于实验室阶段 , 但潜力十足 。
此外 , 有潜力的新型充电电池有钠离子电池、水系电池、锂硫电池、金属-空气电池 , 其中钠离子电池、水系电池在大规模储能领域有应用前景;在电动汽车领域 , 需要高能量密度的电池 , 固态化技术是一个重要方向 。 另外 , 作为发电技术的燃料电池已有较长的历史 , 机遇与挑战并存 。
李泓:我不确定负极含锂的电池是否还属于锂离子电池 , 但是不管怎样界定 , 将电解质从液态换成固态都是一个很有希望的方向 。
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