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2013中国锂电池正负极材料发展论坛在天津举办

发布时间:2017/8/18 【字体:

201212月召开的协会“五届四次理事会议”确定的“努力服务行业,全力推进行业技术与产业发展”宗旨指导下,中国化学与物理电源行业协会按照理事会批准的2013年工作计划,于48-10日在天津顺利组织了“2013中国锂电池正负极材料发展论坛”。

尽管本届材料论坛系首次由协会举办的活动,而且筹备工作只有不到3个月(115-47日),但却得到国内外、特别是国内锂电池产业界(整个产业链)与学术界(研究所与大学)的大力支持和积极响应,不仅短期内就提交了近50余篇论文(受论坛时间所限,选择在本届论坛报告的有32篇),而且参会报名非常踊跃,人数超过预期,最多时达到近500人。“论坛”还接受与安排了20余家单位的参展活动,其中特别是天津市滨海高新技术园区管委会提供了会场设施、杉杉科技与河南省新乡市提供了晚宴赞助、以及BASF与马尔文的金牌赞助等。由此保证了本届论坛的圆满成功与丰硕成果,并得到了与会代表几乎一致的高度评价。

概括起来,本届“论坛”显示了“三大亮点,两个创新和一点突破”,为通过组织国内外、行业内特定专业领域的科技与产业人员广泛与深入交流,实现行业协会“服务行业、推进产业发展;活跃思想,推进科技创新”的宗旨开了个好头。

一、本届论坛的“三大亮点”

1)第一大亮点是安排了有权威性的技术与市场发展综述性报告,体现了以“市场牵引与技术推动”的科学导向,对行业技术与产业发展有明确的指导意义

本届论坛首先安排了四个有关锂电池与关键正负极材料市场、产业、技术发展的报告。其中,中国工程院院士、中科院物理所陈立泉教授作主题报告“锂离子电池电极材料进展与展望”台湾工研院专注产业资讯研究的吕学隆博士作了特邀报告“2013年世界锂电池正负极材料市场与产业发展综述”。此外,长期从事过锂电池技术与应用开发的汪继强教授以及参与我国近期国家级锂电池与相关材料项目规划与计划编制的武汉大学艾新平教授分别作了“锂离子电池技术与市场发展简评”与“下一代动力电池材料与技术”报告。

这些报告清晰阐明了围内外锂离子电池及正负极材料的市场连续增长与持续发展趋势,典型数据显示2012年市场增长超过8%2020年预期比2010年再翻番,那时电动车动力锂离子电池也将会有显著增长等。报告也特别从我国政府制定的新能源汽车等发展规划为指引,由需求牵引和技术推动为动力,阐述了正负极材料的技术与产业发展现状与趋势。分析表明,适应小型用电产品(手机、笔记本计算机、平板电子产品、医疗器件、数码电子产品等等)市场持续发展对锂离子电池提升比能量与降低成本等要求,实施现有LCONMCLMO系列材料的性能提升(如通过提高电压,提升LCO的输出容量。但需要材料修饰,适应高电压下的稳定性等)与稳定规模生产十分必要,同时加速硅基负极材料的开发、生产与应用;适应动力与储能(电动工具、电动自行车与电动汽车以及储能系统等)市场持续发展对锂离子电池提升比能量、延长寿命、降低成本、保障安全等要求,以LFPLMO为基点,在寻求其性能改善、稳定生产与扩展应用基础上,加快NMC系列的稳定规模生产与应用,同时加快高电压、高比容量新型正负极材料开发与应用,以满足2015年电动车动力电池模块150Wh/kg的目标等。

还要特别指出,陈院士在报告中评述了当前在我国电池界闹得沸沸扬扬的“水溶液锂电池”话题,他清晰的阐明了“水溶液锂电池”的概念与问题,并深切期望“今后科研工作者一定要科学地宣介自己的研究成果及其所处研究阶段,而传媒一定要实事求是的报道最新科技成果”。

显然,这几个报告彼此关联、相互补充,构成了综述内容的完整性、数据详尽、分析透彻等特点,体现了权威性,显示了极高的指导意义。由此可以认为,本届论坛安排的综述报告为我国锂电池正负极材料技术与产业发展提供了十分有益的导向。

2第二个亮点是,选择的材料研究与应用报告,涵盖了对当今关键正负极材料研究与应用发展的热点,能够为材料技术与产业发展提供依据或启示

LCO是我国电池材料产业的主导产品,不仅产量大,已有高端产品;既国内销售,也大量出口。目前巴莫报告中提及产量已接近6000吨,其中开发出的高电压品种满足了平板电子产品用聚合物锂离子电池提升能量输出的要求。

LiFePO4LFP材料依然是我国电池界关注的热点之一,因为它是我国锂离子动力与储能电池设计中用得最多的正极材料。电池产业界的代表力神、比亚迪与日本索尼在其报告中分别介绍了采用该材料电池达到的实际性能水平,比能量都超过了110Wh/kg;针对该材料制备技术的改进,清华大学提出了溶剂热法实现LiFePO4结构调控,浙江金马公司提出了粒径可控的LiFePO4/C工业化制备,为规模生产中可以保证的一致性水平和成本进一步降低提供了参考与借鉴。台湾大同大学吴教授采用LiFePO4/Li3V2(PO4)3复合材料,韩国汉华公司制备出碳纳米管-LFP复合材料,数据显示这两种复合材料都可显著提高电池的比能量或比功率等特性。

实现电动车电池比能量提高已经成为一项重点研究目标,即2015年要达到模块比能量150Wh/kg。为此,本届论坛的相关报告内容十分丰富,包括力神、比克等都在开展NMCNMC/LMO复合正极材料、甚至更高比容量(富锂相层状锰基材料)或5V高电压正极材料的应用研究。围绕NMC应用的电池安全与较高价格问题,金和源在其原有NMC材料基础上,提出了新型镍锰复合正极材料。在进一步提高比能量方面,在层状过渡金属氧化基础上,正在发展的有超过160mAh/g的高镍含量NMC532622811)材料(BASF);5V高电压LiNi0.5Mn1.5O4尖晶石材料系列(德国BASF公司、美国Wildcat公司、巴莫科技公司、加拿大魁北克电力公司);超过200mAh/g高比容量富锂层状氧化物材料系列(HE-NMCBASFAlF3-coated Li(Li0.17Ni0.25Mn0.58)O2,天津南开大学高学平教授、中科院宁波材料所夏永高研究员等);壳核结构梯度正极材料,如全梯度LiNi0.85Co0.075Mn0.075O2,比容量超过200mAh/g,它实际上是壳-核结构,最外层为LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 与最内层为LiNiO2(中南大学胡国荣教授),以及壳核结构的NCM712材料等(天津理工大学张联齐教授)。同时也正在发展橄榄石结构的其它金属取代Fe的高电压材料,如厦大杨勇教授研究的5VLi2CoPO4F中科院宁波材料所开发的Li2MnPO43.9V,较LFP可提高20%比能量)和加拿大Clariant公司的LMFP材料开发(3.8V155mAh/g)等。其中,宁波材料所夏永高采用LMP制备的18650电池,容量为1100mAh,工作电压3.9V,循环了200次,容量保持在85%以上;

在负极材料方面,硅基材料的开发与应用正在加速,包括18所刘兴江教授等开发的SiSiO2C电极材料,可逆容量超过700mAh /gSiO‐C/富锂锰基层状正极材料的4.5Ah软包装电池演示,比能量达到286Wh/kg ;杉杉科技开发的Si/SiOX@C/G500-900mAh/g)已投入中试生产,正在开发的还有Si@SiOX/C以及创新的多孔泡沫Si材料。

     除以上外,艾新平教授等报告中也提及锂硫与锂空气体系的研究,而中国电子科技集团第18研究所丁飞博士的报告,则从理论上提出了一种避免金属锂枝晶沉积的新机制-“基于自愈合静电壳层理论的锂电极无枝晶沉积”。这一机制首先在实验和计算上获得实现和证明,并且得到进一步确认,它不仅可以应用于锂电池体系,在锂离子电池和其它涉及到金属沉积的化学体系和储能装置中均有意义。

    在本次论坛上还安排了与锂电池安全、材料测试技术以及可与高比能量配套用于小型电子产品的超薄型超级电容器等相关报告。其中,美国张正铭博士作了“锂电池的内部短路分析”以及赵晓宏博士作的“ Porous 公司新型陶瓷锂离子电池隔膜安全性与电池性能评估”都引起了极大关注与热烈讨论。

 

3)第三个亮点是在本届论坛期间,特别组织了对18所(新所区)与天津电动车演示基地的现场技术考察

本次现场技术考察是论坛的计划项目,此项活动共有120余位参会人员参加,并得到了他们的高度评价。他们感受到这次实地考察,既扩展了对电池与材料研究、评价与应用的实际知识,还极大丰富了电池在电动车应用的实际认识。同时这次活动提供给产业界与学术界人士,有一个很好了解电子18所与中国化学与物理电源行业协会的新驻地、新设施的机会,为今后彼此的积极互动确立了条件。

    二、本届论坛的“两个创新”

本届论坛有个创新点,1)设立了专题讨论,开创了协会吸收意见与建议,开展行业内深度实用化交流的方向与途径;2)创立了提问奖励措施,既活跃了与会青年技术人员的思考、又能形成自由讨论的氛围

本届专题讨论会的主题是:如何把握与推进我国锂电池电极材料技术与产业发展?

    会议召开前共收到问卷调查回复表近20余份,虽然不够多,但是有了一个良好开端。问题主要集中于我国电动车动力电池发展对材料的要求;新材料科研与产业方向;材料产业如何发展等?也有一些关于期待政府政策的建议,如希望政府给电动自行车采用锂电池予以补贴等。

    特邀参与回答问题的专家高学峰代表电池产业界分析了电池发展对材料的发展要求,何向明、徐友龙结合自身的材料研究,介绍了含氟LFP的性能提升以及LFP溶剂热制备的可控技术推广可性行等。讨论会两主席之一,刘兴江博士按照事先准备,较全面回复了大家的提问。还要特别指出的是参加这次论坛的特邀嘉宾杨裕生院士十分关切我国锂电池材料技术与产业发展,他认真提出了自己的建议,寄希望我国的LFPNMC技术提升与产业健康成长。

这次专题讨论“如何把握与推进我国锂电池电极材料技术与产业发展?”的初步结论可以归纳为:(1)以满足小型电子产品持续增长与提高电池比特性的要求为目标,通过产品改进与生产技术完善,实现我国锂离子电池用LCOLMONMC与碳负极材料(天然石墨、人造石墨,MCMB碳等)关键材料技术与产业持续发展,规模化、质量控制以及产品性能达到世界顶级水平,获得公认的名牌称号;(2)以满足我国电动车近中期发展需求为目标,通过技术进步,实现我国动力锂离子电池用LFPLMO/NMCMNC系列正极材料以及LTO负极材料的稳定生产与成本降低;其中MNC系列正极材料与石墨组合是实现2015年动力电池模块达到150Wh/kg的基本材料体系;同时对该类材料应用中的安全性研究要予以高度重视。(3)瞄准实现锂离子电池200-3000Wh/kg的目标,继续加强高比特性正负极材料的开发、生产与应用,包括高电压/高比容量的富锂层状氧化物(含壳核结构材料)、镍锰高电压尖晶石、橄榄石结构LCPLMP或其复合物等正极材料以及硅基负极材料;(4)针对实现电池达到300Wh/kg以上的中长期目标,继续开展锂硫、锂空气等新型材料体系的基础研究与技术发展研究等。

二、本届论坛的“一点突破”

本届论坛首次推出电子版论文集,并且是刻录了演讲人的power point模板。

由此既让参会人易于保存与反复查阅,同时减少了印刷纸张消耗与印刷污染,做到了“绿色、环保”。

    总之,我们组织了一次成功的论坛,对行业发展开展了一件有意义的活动,但是终究因为准备仓促,诸如专题讨论尚不充分等问题引起重视。今后协会将在总结经验与问题的基础上,继续组织更加适合产业界与学术界需要的会议,有效促进内部交流,以便推进锂电池产业链的快速、健康发展。

 

 

 

 

中国化学与物理电源行业协会

                             2013419

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