锂离子电池技术应用与产业发展

2019年3月7日晚，清华大学新型能源与材料化学研究室主任何向明博士做客IIIF“创新驱动”主题茶座，围绕“锂离子电池技术应用与产业发展”做主题演讲。清华大学材料学院副院长李正操教授、清华经管学院张陶伟教授、环境保护部污染防治司正司级巡视员李新民、西安市人民政府挂职副市长王勇、中国石油和化学工业联合会科技部研究员李文军等20余位嘉宾围绕话题展开讨论。活动由研究院执行主任刘颖主持。

茶座现场

何向明首先介绍了清华大学新型能源与材料化学研究室的历史沿革和主要工作：研究室始建于上世纪九十年代初期，是清华大学锂离子电池和燃料电池研究的主要单位，是“汽车安全与节能国家重点实验室”成员。经过多年积累，建立起了较为完善的锂离子电池及其材料研究的试验平台，具有锂离子电池关键材料以及电池设计与制备研究基础，同时具有电极材料及电池制备工程化和产业化应用经验。实验室先后承担和完成多项国家自然科学基金面上项目、青年基金和重点基金、多项863、973项目、科技部国际合作项目等。实验室将研究成果服务于国家的经济建设，先后完成多项与国内企业的横向技术合作项目，并与美国、日本、欧洲和韩国的大型电池及材料公司开展广泛深入合作。

在锂离子电池技术开发和应用领域，何向明带领团队致力于从系统工程的角度，解决动力电池的难题，从完整技术链的角度，指导创新研究方向。在锂离子电池氧化物正极材料、含硫聚合物正极材料、合金负极材料、凝胶电解质、高比能量锂硫电池、磷酸铁锂动力电池、钛酸锂动力电池及高安全性动力电池等方面进行了大量深入的研究，取得了系列成果。他们还开展锂离子动力电池和储能电池的评测技术研究，包括锂离子电池的寿命评估方法研究，锂离子电池健康状态检测方法研究，并致力于锂离子电池的安全性和长寿命技术研究，以适应电动车动力电源和大规模储能的市场需求。

清华大学新型能源与材料化学研究室主任何向明博士演讲

对于大家普遍关注的动力电池存在的主要问题，何向明认为，里程（能量密度、快速充电）、成本、安全（热稳定性、可靠性），这三者兼备是动力电池技术具备价值的必要条件。里程方面，他认为电池既要满足较高的能量密度，同时也要实现快速充电，何向明团队经过多年研发，证明红磷负极材料适合快速充电，同时具备高容量、适度电压等优点，各项性能远好于钛酸锂，并且具有材料循环稳定性好，可以反复利用等优点，他带领团队经过多年研究实验，已经实现了红磷负极材料动力电池的稳定量产。

安全性方面，何向明认为应主要考察材料的热稳定性和可靠性。他认为，150摄氏度是锂离子电池热失控的关键温度，在这一环节需要通过材料减少放热，切断动力电池中的链式放热反应。电池性能和热稳定性很难共存，既需要保证电池的寿命、使用性能，又需要保证电池充电过程和使用过程中的安全。目前，他的团队主要通过烘烤、跌落、挤压、过充电、穿刺和钉刺等一系列稳定性测试来对电池进行检测，并取得一系列电池热稳定性检测的专利。可靠性方面，何向明提出四个方面可能导致可靠性不足，分别为短路、形变、镀锂情况和紊乱。同时，他也提出了针对这系列问题的有效检测方法，并对国内外电池的可靠性程度做了比较。

讲座最后，何向明对当前和未来的电池种类进行了比较，他认为，锂离子电池具有高能量比、高性价比、高转化率等无可替代的优点，将是未来电池行业的发展趋势。

讨论阶段，张陶伟认为，未来的电池发展不会局限于某个单一的行业，而是一个系统商业模式。他建议应该对电池行业进行标准化建设，实现系统性管理和更换，这样才能从里程、安全性和可靠性方面不断优化，为可持续发展提供基础保障。环保部李新民认为，在加强锂离子电池技术应用研究的同时，也应加强对废旧锂离子电池的循环利用以及废旧电池资源化技术的开发，不仅有利于环境保护，还可产生较大的经济效益。与会嘉宾还就锂离子电池和氢燃料电池的发展前景、以及动力电池技术和资本的结合点、未来投资方向等话题展开热烈讨论。

清华经管学院教授张陶伟发言

茶座现场

茶座现场嘉宾发言

茶座活动合影

文：刘 颖 金韬

图：常 志 东

责 编：刘 颖