2016年1月23日，由中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)主辦，清華大學(xué)、中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)汽車技術(shù)研究中心、中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)協(xié)辦的第二屆中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇(2016)在北京釣魚(yú)臺(tái)國(guó)賓館正式召開(kāi)。
　　論壇圍繞“構(gòu)建競(jìng)爭(zhēng)·創(chuàng)新·可持續(xù)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)”的主題，邀請(qǐng)了來(lái)自政府機(jī)構(gòu)、行業(yè)學(xué)者以及科技、互聯(lián)網(wǎng)、汽車、交通、運(yùn)輸、零部件等各行業(yè)重量級(jí)人物參加，鳳凰汽車等十余家媒體進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)播，50余家媒體在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行集中報(bào)道。
　　以下為北京理工大學(xué)教授吳鋒發(fā)言：
　　各位來(lái)賓，下午好！參加中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)的活動(dòng)，聽(tīng)了很多報(bào)告，學(xué)了不少東西。我理解中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)好像是一個(gè)百家爭(zhēng)鳴的場(chǎng)所，允許發(fā)出100個(gè)聲音，所以大家可以討論嘛。因?yàn)槲覀兪且粋€(gè)咨詢機(jī)構(gòu)，我們給陳司長(zhǎng)、張司長(zhǎng)提點(diǎn)參謀意見(jiàn)，所以我們有什么都可以說(shuō)，我想圍繞這個(gè)主題講點(diǎn)東西，所以就沒(méi)改題目。
　　我們是在中國(guó)的鎳氫電池和鋰離子電池在863計(jì)劃1987年開(kāi)始的，當(dāng)時(shí)有一個(gè)新興儲(chǔ)能材料，當(dāng)中有一個(gè)儲(chǔ)氫材料、鋰電池材料，當(dāng)時(shí)我是責(zé)任專家，組織這個(gè)項(xiàng)目，可以說(shuō)材料也是電池的基礎(chǔ)和先導(dǎo)?，F(xiàn)在大家都知道，動(dòng)力電池很多人都已經(jīng)講了，是國(guó)際競(jìng)相研發(fā)的熱點(diǎn)，在國(guó)家相關(guān)的規(guī)劃綱要當(dāng)中都特別明確的提出了重點(diǎn)支持動(dòng)力電池關(guān)鍵材料、電芯系統(tǒng)等研發(fā)，并提升電池能量密度等關(guān)鍵指標(biāo)。特別是上次我看到創(chuàng)新工程里面，除了支持整車，就是支持動(dòng)力電池，這個(gè)對(duì)于搞電池的人來(lái)說(shuō)覺(jué)得也是很振奮的，而且董會(huì)長(zhǎng)的中國(guó)汽車工程協(xié)會(huì)成立了動(dòng)力電池的研發(fā)機(jī)構(gòu)，讓汽車廠家目前來(lái)做。這對(duì)汽車行業(yè)說(shuō)明電池還是很重視，但是我希望給我們點(diǎn)兒寬松條件。
　　我們動(dòng)力電池發(fā)展當(dāng)中現(xiàn)在面臨著幾個(gè)問(wèn)題：
　　第一，能否構(gòu)建出新一代的高比能電池。
　　剛才國(guó)家相關(guān)的綱要里邊都特別提出了能量密度這個(gè)指標(biāo)的概念。
　　第二，能否解決電池的安全可靠性問(wèn)題，能否實(shí)現(xiàn)電池的長(zhǎng)壽命，能否提高電池的性價(jià)比。我想這可能是動(dòng)力電池發(fā)展當(dāng)中的一個(gè)面臨的問(wèn)題。
　　剛才也講了，三元材料體系可以說(shuō)是新一代高比能鋰電的一個(gè)體系。三元和石墨、三元和硅碳，再下一代就是負(fù)鋰。根據(jù)我們的匡算，如果鋰離子電池能量密度達(dá)到300Wh/kg，如果用硅碳負(fù)極，正極的比能量一定要大于250mAh/g，因?yàn)樵陔姵卦O(shè)計(jì)里面正極決定容量、負(fù)極決定壽命。一般是這么一個(gè)概念。我們主要在負(fù)鋰構(gòu)造優(yōu)化、納米尖晶石包覆、仿生膜的設(shè)計(jì)和研究。這方面我們研究出一種負(fù)鋰氧化物材料，具有高容量，就是276mAh/g，而且具有比較良好的高倍率性能。這個(gè)在國(guó)際現(xiàn)在發(fā)表的文獻(xiàn)當(dāng)中是沒(méi)有的，在負(fù)鋰的高倍率、高容量方面這個(gè)數(shù)據(jù)還是領(lǐng)先的。
　　在負(fù)極方面，我們是做了一個(gè)無(wú)黏合劑的復(fù)合負(fù)極材料。大家知道，黏合劑本身是惰性的，想提高能量，我們用了一個(gè)直接的涂抹法來(lái)合成無(wú)需黏合劑的負(fù)極材料。
　　我們還做了聚苯胺包覆的納米硅材料，能夠達(dá)到175mAh/g。最近有一個(gè)報(bào)道，美國(guó)的勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室，在負(fù)極里面加了氫，說(shuō)這個(gè)容量可以提高5倍，如果我在這里面能夠放入氫的話，這個(gè)材料也還有點(diǎn)意思，這里邊我們把鋰離子電池有沒(méi)有可能和鎳氫電池做一個(gè)融合。
　　鋰離子電池的危險(xiǎn)性其中一個(gè)來(lái)源在于電解液。比如說(shuō)鎳氫電池、鎳鉻電池是堿性的電解液，六氟磷酸鋰也是電解液。我們現(xiàn)在也做了叫做泥漿型的電解液。它的性能對(duì)于安全性和循環(huán)問(wèn)題性都是很有好處的。我們?cè)谌凸杼钾?fù)極材料我們做了電池319，但是它的循環(huán)性能現(xiàn)在還不行，安全性也沒(méi)有考核，所以說(shuō)鋰離子電池單純的如果要做高比能量，應(yīng)該是可以做到，但要是做到產(chǎn)業(yè)化指標(biāo)就很難，因?yàn)橐懈鞣N條件的約束。
　　從2002年開(kāi)始，我主持一個(gè)國(guó)家科技部973的項(xiàng)目，一個(gè)二次電池新體系的研究。到2020年，我們提出了多電子的反應(yīng)機(jī)制，就是鋰離子電池和鎳氫電池都是單電體的反應(yīng)機(jī)制，能不能是大于1的，它是1，我們能不能大于1？就是反應(yīng)電子數(shù)。第二個(gè)，在第二期973(2009年)的時(shí)候，我們又提出能不能采用氫元素材料。從去年2015年開(kāi)始，第三期973，我們又提出一個(gè)多離子，能不能構(gòu)筑氫元素、多電子、多離子反應(yīng)的體系來(lái)提高電池的能量密度。這里邊主要就是，如何通過(guò)多離子效應(yīng)和相關(guān)轉(zhuǎn)化機(jī)制，創(chuàng)建新的反應(yīng)和環(huán)境，使惰性的物質(zhì)成為活性的高容量電極材料。
　　剛才李泓也講了，鋰硫電池是二電子的體系，它的能量密度是高達(dá)2600Wh/kg，TNT是1700Wh/kg。電池做不好就是炸藥，在鋰硫電池里面，一個(gè)是如何提高單質(zhì)硫的導(dǎo)電性，如何抑制鋰枝的產(chǎn)生，這方面我們?cè)O(shè)計(jì)出石墨烯的導(dǎo)電，通過(guò)納米孔隙多元復(fù)合等技術(shù)有效抑制了飛梭效應(yīng)，我們也是在正極材料方面進(jìn)行了一些研究，將氮和硫珊瑚狀的碳用于復(fù)合材料，提高性能。另外還有聚多巴胺用于電極隔膜的包覆性，抑制效率。單體5Ah的鋰硫電池能量密度是406Wh/kg。
　　我們和北京石油化工研究院也在合作。當(dāng)時(shí)我們和陳院士他們一起做這個(gè)事情。他們當(dāng)時(shí)提出，說(shuō)每年石油化工的附產(chǎn)物硫磺每年1千萬(wàn)噸，如果把硫磺作為鋰硫電池的原材料，可以降低鋰硫電池的成本。我現(xiàn)在有兩個(gè)博士生在做這方面的工作，這個(gè)可能也是一條途徑。
　　我們還研究了一個(gè)三電子的鋁離子電池。鋁是地球上含量很豐富的元素，理論比容量是2980Wh/kg。我們也是采用原位生長(zhǎng)技術(shù)制備的無(wú)黏合劑三維結(jié)構(gòu)正極，可有效規(guī)避由于黏合劑被腐蝕產(chǎn)生的難題。因?yàn)槲覀兿Ｍ姵氐统杀荆X也是低成本的，再一個(gè)是安全性，剛才好多人也講了，我就簡(jiǎn)單說(shuō)兩句。我們?cè)诘谌?73里面提出了安全邊界的識(shí)別控制，安全問(wèn)題不僅源于單體電池內(nèi)部的失控反應(yīng)，也取決于電池系統(tǒng)的匹配，電池安全閾值邊界的識(shí)別，控制與互聯(lián)網(wǎng)+智能電池，可確保安全性。從電極材料、隔膜、電解液---這個(gè)也是不燃的電解液，陶瓷隔膜。
　　我們還作了一個(gè)新型的固態(tài)化的電解質(zhì)材料，我們這個(gè)材料使用電導(dǎo)率達(dá)到了10-3，這是一個(gè)很關(guān)鍵的數(shù)，如果達(dá)到10-4，在應(yīng)用方面就有問(wèn)題，我們希望能達(dá)到10的-3。
　　綜合電池的能量密度和安全性來(lái)講，從高比能的二次電池新體系發(fā)展路線，從多電子反應(yīng)到輕元素、多電子反應(yīng)材料，到新體系的固態(tài)化電池，到全固態(tài)電池
　　我還講一點(diǎn)廢舊鋰離子電池的綠色回收開(kāi)發(fā)。這方面大家也越來(lái)越重視。日本廢舊金屬的回收方面，通過(guò)電子線路回收，每年金的產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)了世界最富產(chǎn)的南非，銀的產(chǎn)量超過(guò)了世界最富產(chǎn)的波蘭。我們鋰資源現(xiàn)在越來(lái)越匱乏，鋰資源如何更好的利用，我們是采用了環(huán)境消耗天然有機(jī)酸的回收技術(shù)，和國(guó)外目前采用的強(qiáng)酸、硫酸、硝酸相比，我們的處理過(guò)程是綠色的，我們?cè)谶M(jìn)取率和進(jìn)取時(shí)間方面都優(yōu)于強(qiáng)酸的水平，國(guó)外對(duì)我們也給予了比較高的評(píng)價(jià)。
　　結(jié)束語(yǔ)。隨著新能源汽車的深入普及與發(fā)展，動(dòng)力鋰離子電池的爆發(fā)性需求已延伸到上游鋰礦資源，正極、負(fù)極、隔膜與電解液等相關(guān)產(chǎn)業(yè)，鋰離子動(dòng)力電池市場(chǎng)正開(kāi)始進(jìn)入黃金期，動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)已從低谷中走出，但會(huì)不會(huì)步入另一個(gè)低谷。很多人提出這方面的憂慮，比如我們?cè)牧蠞q價(jià)，我跟原材料廠家也說(shuō)了，你如果再漲的話會(huì)不會(huì)變成石油了，以后價(jià)格又下來(lái)了。
　　在2000年電動(dòng)汽車項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)上，徐冠華部長(zhǎng)當(dāng)時(shí)曾指出，“電動(dòng)汽車的關(guān)鍵是電池，電池的關(guān)鍵是成本和安全。”昨天陳院士也特別講這個(gè)，我們今天回想起來(lái)仍然有深刻的預(yù)見(jiàn)性，剛才也有企業(yè)講到安全性的問(wèn)題，當(dāng)年索尼公司炸了一個(gè)筆記本電腦，全公司賠的一塌糊涂，可以說(shuō)相當(dāng)于一蹶不振，所以安全性是非常重要的。
　　鎳氫電池、鋰離子電池、高比能新體系電池和超級(jí)電容器之間的技術(shù)融合十分重要，這種技術(shù)融合的本身也是創(chuàng)新和突破，將和互聯(lián)網(wǎng)+智能電池一起，為我國(guó)動(dòng)力電池的發(fā)展掀開(kāi)新的篇章。