图文：世界IEEE电池组主席张正铭博士演讲

IEEE电池组主席张正铭博士演讲 src="http://image.techweb.com.cn/2010/10/23/img20101012878190060.jpg">

图为世界IEEE电池组主席张正铭博士在做演讲（腾讯科技摄）

腾讯科技讯（王晖）10月23日消息，第五届华南锂电（国际）高层论坛于2010年10月22日至23日在深圳市民中心大礼堂举行，本次论坛主题为“中国锂电，从制造走向创造！——2010对话储能和动力”。

来自中国、美国、英国、德国、澳大利亚、日本、韩国等全球各国政要、商会领袖、锂电专家、能源专家、投行机构、金融机构高管汇聚深圳“剑”指新能源。

“华南锂电高层论坛”自2006年起迄今已成功举办四届。“第五届华南锂电(国际)高层技术论坛”包含国内外新能源巨头演讲及对话、行业优秀技术论文演讲、优秀获奖论文评选、年度十大风云人物评比、中国最具价值的新能源企业评选等。

腾讯科技作为官方指定独家战略合作门户对本次论坛进行全程直播报道。

以下为世界IEEE电池组主席张正铭博士演讲的文字实录：

我是今天早上接到这个任务的，很局促，也不是很懂，希望能够说得好一点。本人也是厦门大学的荣誉教授，也是跟杨教授是同事吧。我们讲一下阴极材料，最好的还是钴材料，钴材料的能量密度很高，真正使用的能量密度很高，他的密度很高用起来也最好用，实际上工业界要想真正做高容量、高密度的电池还是钴酸锂。现在是这个状态，我们想到下一步我们应该怎么再怎么样做得更好一些，这就是现在杨勇教授作做的工作，是一种比较新型的材料，这种新型的材料有一些内在的缺陷，杨勇教授想通过一些方法能够改进、改善这种内在的缺陷。

你知道这种电压体系，这种锰、镍的体系要想得到高容量一定要走到高电压，这有一个阴极的问题，我们怎么样改善阴极和电解液界面的稳定性，这是一种方法。另外一种就是从根本上去解决电解液的稳定问题，这张图里的约翰教授他是锂离子电池贡献最大的位，他在锂离子电池领域当中做了很多的贡献，他是无名英雄，我们今天之所以能够用石墨这位老兄的功劳不可摩，我们今天之所以有聚合物的电池根本原因可能就是这位老兄了。

刚刚讲到硅我没办法听下去，硅合金的体系大家很多在研究，现在很多人做了一些实验性的电池有的自称能够商业化生产了，但是其实还有很根本的一些问题没法解决，比如说体积变化，很少有人能够解决这个体积的变化，这个体积变化本身是一个破坏性的过程，循环的过程当中体积的增长和缩小不断地产生新的表面，不断地进行这种界面的反应和电解液，这是一个很大的问题，所以说这种硅材料的研究很多很多，成功的有没有？有。但是能不能真正运用到大电池上来，比如说圆柱形的电池，确实是一个很大的问题，刚才我很遗憾没有听到刚刚杉杉讲的那一段，不过我见到过很多种电池，但是大家可以算一下，在负极上面增加正电容量，你要有很大的体积变化，假如说体积变化是40%的话这是很小的，其实真正的硅体积变化是多少？200%、300%甚至是更多，汪总肯定知道，这是要命的。那么大的体积变化循环的过程当中，也就是说你在设计这个电池当中你要有那么大的空间留给硅去膨胀、去收缩，这是不可避免的，否则的话你必须改变电极的孔序，改变孔序的结果就是影响电池的正常操作以及安全。很好的一个部分就是怎么样去解决阴极方面的问题，杨勇教授要讲的就是我们怎么样通过阴极的手段去解决高能量、高密度的锂离子电池问题。大家知道我们钴的容量是140mAh/g，如果我们改变一下这种体系是250mAh/g，今天我讲的是代表学术界在讲，我是以学术界的身份来讲这个问题，不是以工业界的身份来讲这个问题。这个确实是很吸引人的，如果我能够把钴的容量从140拉到250确实是非常了不起，但是实际上非常不容易，现在有一种共晶体的产物，他可以充到很大的容量，可以放到200mAh/g以上，这种材料如果能够运用到工业上去有非常大的贡献，我们锂离子的密度可以提高很多。问题是在哪？这一段的过程当中有很多的氧会出来，一个是出氧，一个是掉锂，但是这一段的容量还是很吸引人的，同时，这是一个高电压的体系，我刚刚讲了高电压的体系电解液永远是一个问题。啊

杨勇教授做的第一步就是用氟化锂去稳定这个表面的结构，稳定这个表面的结构优什么好处呢，使得这个氧出来的时候不要直接形成氧化物在阴极的表面沉积下来，希望他能够慢慢地扩散到负极上面去产生一些其他的反应，但是到底结果如何呢，我们底下可以看到它的结果如何（PPT）。另外在电解液当中加一部分的离子液体，使得这个体系变得稳定一些，还有就是说用一种新的合成方法去合成这种产物，这就是典型的合成方法不是新的合成方法。底下加氟化锂，这是没有加氟化锂的，这还是讲的他的一些优点和锂钴氧比较。我大家都知道循环的寿命不是太好，觉得就是要强调的一点就是经过表面氟化锂的处理了以后，这个东西就变得好得多，循环寿命也要好得多，同时他的热稳定性也有改善。加氟化锂通过硝酸里加上氟化铵，通过这个方法把表面镀上了一层，这个工作要进一步检验的话希望有一些好的TEM这种方法来检测表面是不是镀得很均匀。这是SEM的结果，涂和没有涂相比较的结果，这个X光本身表面涂了氟化锂和没有涂氟化锂，他本身的晶体结构没有很大的变化，只不过是表面有一些处理。

这是涂层以后的结果两者之间的比较，这是红线涂层以后的比较，充电充得少了一些，放电也放得多了一点，相对极化多了一点，这是扣式的半电池对锂金属的扣式的半电池的结果，现在想把这种阴极材料和锂钛氧合并在一起做成这个电池，这个结果也是不错的，有一些初步的结果，最根本的问题不能解决的还是电解液的氧化的问题。加了表面进行镀层以后他的最好结果就是循环的寿命好多了，这个产品现在世界上很热门，所有的公司大概都在玩这个东西，还有很多的研究企业都在玩这个东西，当然阿法他自己自称有这个专利，捷夫登教授他是3M的客座教授他也做很多这方面的工作，到底专利属于谁我们也不知道。这里经过表面处理以后循环寿命改善，我们的猜想是他的高电压的情况下特的表面被惰性化了，还有一点你镀上氟化铝了以后，你说这个氟化铝是不是很好的导体，氟化铝不是一个很好的导体，不是离子导体，也不是电子导体，他为什么会变好了呢？他的极化也好，他的循环寿命也好了，这很有可能就是表面形成了一种三氧化二铝之类的东西，或者是贝特三氧化二铝的东西，国企有一个很奇怪的现象，如果你把二氧华二铝和碘化锂混合，碘化锂的电导率增加还是减少了，很奇怪的现象，经过混合以后锂离子的电导率在不断地上升，没有道理地上升，讲不出道理来的上升，大家认为这种铝的变形体是一种锂离子的超导体。我们讲到钠硫电池的时候汪教授讲到贝特三氧化二铝，如果你把里面的钠和锂进行离子交换以后，得到的产物是一个非常高级的锂离子导体，常温的时候他的离子电导率在0.27个S，这个是非常好的导体，为什么大家喜欢用铝呢？有可能在表面形成一种很薄层的超锂离子导体，我们解释就是这样解释的。

还有一点，他本身被惰性华以后不太容易被氧化电解液，这是做交流阻抗谱的一些结果。这里说我经过镀层了以后这个结果反而降低了没有升高，随着循环的过程我不用镀层的时候它在不断地往上长，长的结果就是表面不断地形成一些氧化锂，但是经过镀层循环以后他并不增加很多，不是说不增加。这是一个设计的半电池的结构，这种半电池为了能够更好地做一些放出气体的一些分析。

第二种情况就是电解液当中加一些离子液体，加了离子液体以后希望能够改善他的性能，这就是一些他的循环寿命250，在不同的放电速率下得到的结果，如果你要是用了离子液体了以后，就会看到有这样的一个情况，他的放电的速率能力越来越低，说明这个离子液体有他本身的问题。但是离子液体加进去了之后这个热稳定性是增加了，这里是DAC的结果，随着离子液体的增加，热反应的温度在不断地增高，TG也可以看出同样的结果，你随着加入离子液体的量越来越高，他变得热稳定性越来越好了，很可惜的是说他本身这个电池变得越来越不活跃了，这种情况下普及，我们很多的科研单位都在研究能够防止助燃的电解液，每次加入防止助燃的电解液之后这个电池的活性越来越差劲了，当然热稳定性是变好了。

最后一项要讲一讲所谓的用新的方法，用水热法进行合成的这种材料，我想水热法的合成是另外一种方法把这种材料做出来，我想希望是这样的，就是把它做得更便宜一些，结果目前来说还不是很理想，是但是正在改善的过程当中，希望能够把水热法合成的这种材料能够做得很便宜，而且能够工业化大规模生产。

这就是我今天要讲的这些东西，第一就是镀一层东西，镀一层氟化铝，第二是加了离子液体以后热稳定性变化了改好了，但是放电各方面不钛好了。第三是一种新的方法来合成。谢谢大家！

【主持人】对于这种新的锂离子电池的材料有没有什么问题各位要提出来的？

【现场互动】对于高倍率特性的这种材料你对于刚才说的5V的，利用这种纳米技术有没有什么想法？

【张正铭】第一个我不缺乏离子电导率也不缺乏离子电导率，还有一点纳米了以后表面级振荡活性大大增加，不要说5V，就是4V左右的阴极体系，氧化性非常强，也就是说从热系的角度来说任何的电解液都会被氧化，为什么我们是稳定的呢？因为是动力学的因素，有人说表面有一层自我的保护膜这是一种说法，但是如果你看到阴极的直流体肯定有一层保护膜，如果你把这个保护膜增加变成了微米的颗粒的话那个表面积变得非常大，活性也是非常大，我觉得是灾难性的结果，你的电解液更难找了。现在对于这种高压体系电解液已经非常难找，为什么难找，呈100倍地往上升，99.9%我们认为很纯了，但是99.9%和99.97%他的电位的电化性的稳定性相差很多，一个是可以到4.3V可以稳定的，到99.97%以后4.8V都是稳定的，你到99.999%基本上到5V以上都是稳定的，这种电解液在实际的生产过程当中没法稳定，所以我一般是持稳定的态度，尤其是高电压的。在低电压的时候锂铁氧是没有问题的，因为他的氧化性本来就很高，还有锂钛氧的体系他本身不容易产生纳米的反应，但是高电压的体系还原的体系两头都是不行的。

【主持人】谢谢张博士替杨勇教授的介绍。接下来这个题目是有关锂锰电池的，我们请到了中美通用电池有限公司黄穗阳黄博士上来帮我们介绍。

【黄穗阳】谢谢主持人，大家下午好！刚才已经有不少讲者已经谈到了锂锰电池的这些特点，大家也知道在储能型、在动力型的电池中钴酸锂已经出具了，剩下的实际上就是三元材料、锂锰、锂铁这三种正极的材料，三元材料还是焊有钴酸锂，钴酸锂的资源奇缺安全性较差，在这里我不想谈三元材料作为动力性和储能型，我把我的焦点集中在锂锰和锂铁的对比上。我首先谈尖晶石的锂锰，后面会谈成状的锂锰的正极材料。大家知道锂锰实际上发明的时间很早84年就申请了美国专利，这个美国的专利到现在实际上已经基本过期了，锂锰的尖晶石大家不需要再付专利费。