2017年5月16日-18日，由中国汽车技术研究中心(以下简称中汽中心)主办，中汽中心汽车试验研究所、汽车技术情报研究所、千人计划(常州)新能源汽车研究院联合承办，常州市经济与信息化委员会、钟楼区人民政府、常州市汽车行业协会合作协办的“2017年第五届国际电动汽车及关键部件测评研讨会”在江苏常州成功召开。乐竞官方网站作为大会重要合作媒体，全程报道大会各项内容。

　　以下为中国科学院物理研究所研究员李泓大会演讲部分实录：

　　本次报告主要分为三个部分，首先对现有电池技术进行分析;然后是固态电池的研发实例，最后是动力电池的技术发展展望。

　　目前，液态电解质锂离子电池已经进入第三代。正极材料的电压和容量不断提高，负极逐渐转向高容量硅基负极材料，电解液进一步功能化、高安全和高电压化，陶瓷隔膜还在不断发展中。在2016年国家新能源汽车重点专项中，企业申报的公开的研发方案可以看出，对于300 Wh/kg的锂离子动力电池路线，选择了高镍正极和纳米硅碳负极。从最近的进展看，电芯能量密度的实现没有问题，关键是如何在此基础上，兼顾电池安全性、循环性、倍率特性，满足电动汽车实际要求。

　　对比中国政府在动力电池电芯方面的研发目标以及日本和美国的发展目标来看，2020年实现300Wh/kg的动力电池的制造技术,同时400-500Wh/kg的原型电池技术获得验证。高能量密度电池的开发，负极很有可能用到金属锂负极。在液态电解质中，金属锂负极面临的自发化学副反应、锂枝晶生长、不稳定的界面膜、体积变化较大等问题，依然难以同时解决。较多的研究团队提出采用固体电解质全部或部分替代液态电解质，来解决使用或含有金属锂负极的电池面临的主要技术挑战。

　　日本NEDO早在2008年就制定了研发计划，计划在2030年实现固态电池的量产，包括固态金属锂、固态锂硫和固态锂空气电池。固态电池从电解质形态上分成三类，一个是纯聚合物，比如聚环氧乙烷;一个是无机固体电解质的氧化物或者硫化物;第三个是把聚合物和无机物复合在一起。这三种固体电解质最难解决的问题在于：在锂离子电池或者是将来的金属锂电池中，正极反复体积膨胀收缩后，与固体电解质相的接触会逐渐变差。对于固态电池来说，就是在循环过程中如何一直保持较低的电子和离子阻抗。如果没有更好的办法，这三类电解质中也可以添加少量液体来解决循环过程中电接触恶化的问题，这一类电解质可以称为混合固液电解质，也就是说电芯中同时含有固体电解质和液体电解质。

　　在固体电解质材料方面，国际上已经开发了很多类，主要包括氧化物、硫化物、氢化物、卤素、磷酸盐薄膜和聚合物。现在主流的电解质材料有三种，首先是氧化物固体电解质，采用无机陶瓷电解质来替代液体电解质，主要是解决正极侧的填充接触问题，可能需要非常复杂的表面包覆技术。对于硫化物电解质，其离子电导率非常高，也需要解决正极侧电阻变大的问题，同时解决制备、储存、服役过程中化学稳定性差和产生硫化氢的问题。对于薄膜电解质，离子电导率虽然很低，但是通过薄膜化降低面电阻，也可以制备使用器件。但是做成大面积叠层的大容量电池还是很有挑战。

　　目前，已经实现商业化的大容量固态电池主要还是聚合物固态电池，就是聚环氧乙烷基固态电解质，加拿大魁北克水电研究所报道的数据显示，可以使用46微米厚的金属锂，30微米厚聚合物电解质以及30微米厚的磷酸铁锂正极，1/3C下循环一千多次，工作温度在60到85度，电池包需要有加热保温功能。

　　中国科学院在2013年11月布局了一个战略先导项目，希望能基于纳米技术，研究开发一些能够实际应用的先进材料和电池技术，目标是300 Wh/kg，明年6月份所有的材料要进入到量产的阶段。

　　在固态电池开发方面，5个团队取得了进展。化学所的郭玉国团队开发了聚(醚-丙烯酸酯)的聚合物固体电解质，耐受氧化电压是4.5伏。
 

　　宁波材料所的许晓雄团队，开发了氧化物、硫化物固体电解质材料、陶瓷片、全固态电池。还开发了能在室温循环，也能在80oC循环，能量密度在240-280Wh/kg的8-10Ah的混合固液锂离子电池，该电芯通过了汽研中心的第三方安全性测试。

　　基于刚柔并济的设计思想，青岛生物能源所的崔光磊团队开发了聚丙烯碳酸酯、纤维素、锂镧锆氧复合的固体电解质，研发的电池能量密度达到了300Wh/kg,并首次在马里亚纳海沟完成了深海测试。

　　上海硅酸盐研究所的郭向欣团队，开发了聚环氧乙烷、锂镧锆氧复合的固体电解质，并研制了2Ah级的固态锂离子电池。

　　中国科学院物理研究所提出并验证了原位固态化的设想，研制的10Ah软包电芯能量密度达到310-390Wh/kg，体积能量密度达到了800-890Wh/L，该电池可以在室温和90oC循环。

　　目前开发生产的液态电解质锂离子电池的软包电芯中，一般液体电解质重量百分比为20-25%，负极为碳、硅等。从长远看，未来需要发展全固态金属锂电池，负极全部为锂，但面临很大的挑战。在未来短期和中期，介于全固态和液态电解质锂离子电池之间的技术，如混合固液电解质电池，可能会在提升能量密度的同时，兼顾安全性、倍率特性、循环性，首先实现商业化。

　　从开发混合固液电解质电池和全固态金属锂电池产业来看，需要重点开发固体电解质和金属锂材料，解决界面离子和电子传输，以及体积形变问题，多数设备可以通过采用现有锂离子电池和一次金属锂电池产业的制造装备来实现。此外，大规模生产金属锂电池的干燥房等生产环境控制技术也已经掌握。尽管开发混合固液电解质电池和全固态金属锂电池，还面临很多科学与技术的挑战，但这些方向同样充满了希望，欢迎各方有机会来合作，共同推动先进电池技术的发展，谢谢大家!                （以上内容，已由乐竞官方网站特别约请演讲者本人审核确认）