南策文院士：高比能锂电池安全芯策略
由工业和信息化部赛迪研究院与泰州市人民政府联合主办“2018中国新能源动力电池暨储能产业大会”于2018年4月20-21日在江苏泰州举办。大会围绕当前国内动力电池发展现状、存在问题和未来趋势，从技术发展路线、电池安全、产业困局等话题进行深度研讨，共话动力电池产业发展大计。能见App全程直播本次大会。
中国科学院院士南策文出席大会并发表了题为“高比能锂电池安全芯策略”的主旨演讲。
以下为发言内容：
南策文：尊敬的各位领导，各位嘉宾，各位老师和同学，各位同仁们上午好。非常高兴来参加本次首届动力电池的论坛。前面讲了一个问题，这个观点非常好，这个也是给我们提供了好多东西，我今天讲的很小的一件事情，他们研究提到了动力电池排在第一是按照问题，高比能锂电池安全芯策略问题。在座的好多同仁听过一些东西。去年我们国家增量就非常迅速，这个国家人员机构的一个预测，可以看到从电动汽车的增长预期，刚刚几位领导也说过，预期前面是非常好的，系数也非常巨大的，也是非常看好的，那边也是看也是下降的，也希望马儿越来越好，这也是非常大的挑战。
我们的发展目标以及国际上发展目标，都是有非常清晰的路线图，对电池芯的发展很重要。我现在是高校，做基础研究，我们国家对基础研究投入也很大，这是重点的研发专项，在做基础的研究。这个目标是很明确的，那个美国群体变化，行了500公里，这个长里程是单纯增加电池的重量，这个是对的，实际上是增长电池的动力来增加，不是靠电池数量来增加的。电池存量制约了材料发展，材料第一位，这个是可持续发展。这个电池是非常复杂的，不是一个简单的发展，当然要做好这个是挺难的，太复杂了，不是一个简单的体系。希望通过里头很多因素去协同配合才可以做到这一步，我们希望通过系统去优化，把生命成本做到优。怎么去提高效能，怎么去降杠呢？我们还是要从成本上降低，不是从单纯的成本上增加电池。
电池的能量密度理论上讲跟其他的因素有关系，这两个材料决定了最大电池可以做到多高的密度。负极基本上是这样的，目前产业里面也有力度，正极这个体系当中，是目前不能成熟的地方，我们简单把这个传统的电池为例，这个材料也是这样决定的，天花板也是这样决定的。实际上在材料选定以后成熟度从最开始出来，就变成了增长，能量的增长还是挺快的，只看线还是挺快，每年增长3%，所以技术和成熟度好像没有优势，这个还是要在发展更成熟一下。
刚刚杨院长提到了电极材料，现在很多不符合这个，很多的电池比容量很高。3月份我们国家和电炒得非常高了，但是也是成本比较降不了的。这个系统有一些问题，除了下面这些，但不是锰的体系，而是充分利用锰里面的交换来指出高能的高压体系，这个价格也是便宜的。最近美国人报告一个新的体系，就是利用锰的二价和四价来做，这样可以做到稳定。
这是材料体制的一些配置，但是高压电极容易引起安全问题，这个刚才也说到了。我们第二个是在汽车技术上提高一些升级，我们可以减少一下能量密度的体积来增加能量密度，但是成本降低了，可能就没有安全问题了。我们从18605做大，其中也存在一些其他的问题。归根到底，有高比能的安全问题，肯定会带来高比能安全问题更加严峻。现在综合安全问题，宏观上做电机组管理系统，发现这个不行了，马上把它切断，实际上还要根据细节上来解决。现在解决这些问题有几个问题，有很多途径，其中有一个重要途径就是隔膜，现在用陶瓷隔膜来提高安全性。
这是陶瓷隔膜纳米颗粒涂在覆盖隔膜上，可以增加事业强度，但是这个也没有问题。它也比较好，这个工艺技术也有缺口，想把这个做好也有难度。怎么样去找到更安全的电子产品呢？其实我们这两年也一直非常推这个事情，首先还是从现有的业态当中推这个问题，把安全芯的隔膜技术发展，我讲三步策略。第一步是比较吸引的陶瓷隔膜技术，我们用纳米纤维隔膜，我们的结构和蜘蛛网类似，这个也是颠覆力很强的，耐热和一些性能都会有非常大的提高，这个效果是非常好的。当然还有涂层隔膜。第二步是什么呢？我们要涂高锂电子的传导活性，我们想在隔膜上补一种东西，既可以安全性，而且比传输更有贡献作用。比较高离子的纳米陶瓷隔膜，在使用过程当中，在保证安全性的前提下，对势能的提升还有非常的作用，第一个是提高大背景的系统，要提高高温性。第三要减少倍率应用。第三步，我们要固态锂电池。怎么办呢？在电解液和隔膜当中来变成固体电解质。第一个作用要快速传导，第二个作用是断隔作用，这是一个理想的作用。
我们接下来的第一步问题是怎么提高Li离子传导性，这个在里面肯定传输快，怎么让Li离子在电解液当中跑得很快，这个也是比较多的问题。我们分别简单的看一下，第一是聚合物电解质，第二是无机固态电解质。其中离子导电率要降低，其次要与正极截面相结合，还有电池制备也是比较困难的。两个都有优缺点，怎么办呢？我们要挑选各自的优点，规避缺点。纳米是比较早做工作的，我们可以做一个强温高热的电膜，这个还是足够高的，这是固态电解质存在的一些问题。我们近几年用本身传导性的东西来做，我们可以进一步提高来做，我们最近做了一个PVDF，这个温度会更高一些，力学性能也会好些，耐高压也是比较好的。我们也做了一些固态软报电芯产品，我们做了一个聚合物复合膜，可以在不同情况下看到。这个通过技术改进，可以把它做到温度不是特别高的情况下来做，在室温下做的还是比较稳定的。
我们刚刚说做的目的是什么呢？就想提高高比能量，我们可以看到电池上面有很多电压，电压不会发生短路，而且可以看到经过两次穿刺后，其充放电曲线依然正常，气容量发挥率约80%，但是它能用，还有保护率比较高的。长此以后再做进一步安全的检测。把切完的第二天一测还是没有问题。
再说一下短路测试。充电后问题很高，电流量很大，但是不会冒烟，不会起火，也不会爆炸，依旧可以保持电容量。所以一系列测试可以发现固态可以解决安全问题。第二我们要把它做到更高的比能量，这个里面用量能量保持很好，能量可以做到300，甚至还可以做到400，做得更大一点，当然可以做到超过431。还有一组是柔性固态电芯，经过了两回弯折后很快恢复去了，比重量没有降低，无论是弯折也好，卷曲甚至是对折也好，都不会出现问题。这是根本终端产业要求来实现的，目前做这些都可以做到3倍以上。这个还不能用动力来做，做其他的业务至少还是可以的，所以跟安全更高储能锂电池当中，怎么更高储能锂电池？第二在提高安全性之后，怎么来变动，所以高安全系统都可以做的。这是我想说的安全性测量。未来也可以叫Li-ion电池，可以做到大约350以上以上，我们要解决一些综合效率的问题。更遥远的从技术研究来讲可以做这些事情，越是遥远，越要去做，这个做技术研究高效是没有问题的，很多工业部门不在乎这个，不追求这个，但是还是很值得去做的。
最后，非常感谢，祝大家健康平安，谢谢。
（根据发言整理，未经本人审阅）
