关于动力电池技术提升，听听吴锋等四位院士怎么说

12月9日，国轩高新第七届科技创新大会在合肥举行。中国工程院吴峰、郑绵平院士，中国科学院程会明、孙世刚院士分别就动力电池作了主题演讲，并就世界锂电池的技术路线和实现高比能电池的途径进行了深入探讨，提出了可行的建议。吴峰院士：新型二次电池及其关键材料的研究进展。

中国工程院院士、北京理工学院教授吴峰有数量级的应用要求，因此开发高性能清洁二次电池已成为共识。随着人们对电动汽车续航里程要求的不断提高，动力电池也被寄予了希望和压力。在明确动力电池重要性的同时，我们也应该考虑一些工业化指标的实现方式。特别是电池能量密度作为一个关键指标，如何在兼顾安全性、可循环性、倍率等指标的同时提高比能，这就需要企业专注于技术创新和研发。

自2002年以来，973研究项目分为三个阶段。该项目原定于2017年结束，预计将推迟到2019年。本项目主要研究高比能体系，从“轻元素、多电子反应”材料入手，结合多离子效应，开发高活性电极材料，构建高比能二次电池新体系；

其次，它是一种高能量密度的大功率系统，不仅可以应用于中国的电动汽车，也可以应用于计算机。因此，研发团队希望通过调节多维多尺度电极材料的界面功能，实现电池的高能量、高功率密度。第三，在安全技术方面，研发团队从调整和切断电极反应的基本步骤开始，以提高单体电池的安全性，通过探索电池的安全边界来提高电池系统的安全性，通过对成型、注液等关键制备工艺和设备的升级，提高了电池制造和使用的安全性。最后，在降低成本技术方面，通过研究电池的长寿命和回收废旧动力电池，降低了电池的使用成本。

在高比能锂离子电池及相关材料方面，为了提高电池的能量密度，材料应该领先一步，开发具有新型异质结构的高容量材料，通过尖晶石表层和纳米尖晶石涂层的结构，可以提高富锂材料的比容量和倍率性能。负极材料以硅树脂在工业生产过程中产生的工业废料为原料，通过导电聚合物包裹实现硅纳米离子与电的柔性组装。通过提出利用轻元素、多电子、多离子反应体系实现电池能量密度跨越式提高的学术思想，打破了单电子反射的思维定式，拓宽了电池材料的研究领域，通过多变量协同效应实现了能量密度的三步跨越。到2020年，废旧电池的数量将达到17万吨，这使得动力电池的回收成为一项紧迫的任务。回收的废电池阳极材料也可以再生。近两年来，开发了一种绿色高效的天然琥珀酸回收技术。在回收废旧锂电池阴极制备碳吸附剂的研究中，磷吸附量高达588 g/g，是目前最高的碳吸附剂之一，污水处理后的吸附剂可以直接用作土壤缓释肥料。因此，从这些方面探索动力电池的回收是非常有意义的。程会明院士：石墨烯在电化学储能中的应用

中国科学院院士、中国科学院金属研究所研究员程惠明具有优异的财产，因此石墨烯被认为在许多领域都有很好的应用。然而，为了获得良好的应用，最重要的是以低成本获得高质量的石墨烯。石墨烯的制备主要有五种方法，其中化学汽提和化学气相沉积可以控制总量，相对节约成本。石墨烯具有二维结构、超薄、高导电性、高机械财产、大比表面积、易功能化和稳定性好的特点，因此可以很好地应用于电池或其他器件。其应用包括活性物质、导电网络、催化剂、界面材料、基质材料等。所使用的设备不仅限于锂离子电池等金属电池，还包括比电容器更灵活的储能设备。

以下是石墨烯目前的一些研究进展，尚未达到应用水平：首先，它在锂离子电池和超级电容器中的应用。首先，石墨烯可以用作金属集电器的涂层材料，也可以用作导电添加剂。此外，石墨可以用作负极，石墨烯也可以吗？研究发现，石墨烯确实具有很高的容量，但不可逆容量也很高，应用效率很低，因此很难将石墨烯用作负极。然而，石墨烯的高比表面积和丰富的官能团也可以用作另一种应用，即与高容量材料复合或杂化。在早期阶段，我们……

石墨烯是否可以与氧化物复合，石墨烯可以用来抑制氧化物的团聚和体积变化以及石墨烯的重新堆叠，石墨烯也会形成良好的柔性导电网络。由于石墨烯有许多缺陷，氧化物很容易在其上形成均匀的氧化物颗粒，从而提高性能和容量。其结构形式也多种多样，其合成也非常简单，即石墨烯溶液。当氧化物被放入其中时，氧化物可以很容易地合成以形成复合材料。其次，石墨烯在锂硫电池中的应用目前非常活跃。面对低含量和低硫负载的问题，石墨烯可以用于改善锂硫电池，如限制或化学键合，也可以通过继承电极结构来改善。第三，石墨烯在储能方面的可能应用。石墨烯材料可用于各种储能装置，并具有不同的功能。然而，充电八分钟后，似乎不可能跑1000公里。孙世刚院士：锂电池电极材料的结构设计、性能控制和界面工艺。

由于电动汽车和大规模储能的快速发展，中国科学院院士、厦门大学教授孙世刚对电化学能源提出了越来越高的要求。其中的关键因素是燃料电池的催化剂和可以充电和放电的材料。在电池材料结构方面，对于锂离子来说，一个是拉电流，另一个是转换。例如，目前的电池阳极材料是石墨，商用电池的容量比仍然不足，因此需要新的材料，如金属氧化物和硅。这些材料在使用后带来的问题是，一旦容量增加，这些材料的体积就会膨胀，放电后体积会缩小，任何材料都会受损。这是一个难点。如果在结构设计时将阳极材料制成立方体和八面体，它可以具有更好的性能和更好的循环稳定性。经过200次循环后，它不会失效，而是会增加，这与通常的材料不同。阴极材料有很多种，需要良好的容量、多电子反应和重量轻，但事实上，阴极材料的倍率也非常重要，因为这与其锂离子传输和传输通道有关。当表面发生反应时，如果通道很强，则可以更快地填充和释放通道。开放式结构，锂离子可以很容易地进入，从这个意义上说，这对锂离子的传输有很大的影响。在锂电池中，除了阴极和阳极材料外，各种材料之间的界面过程也非常重要。从分子水平和微观机理上了解电池界面结构的演变和反应过程尤为重要，合理设计和调节电化学能源材料的结构是显著提高其性能的基础。郑绵平院士：未来锂资源的综合利用

我国锂资源分布情况，中国工程院院士、中国地质科学院盐湖中心主任郑绵平，四川、青海、西藏约占85%。中国的锂资源有几个特点：第一，集中度相对较高；第二，类型多样；第三，它们都是多组分综合矿床。因此，我们应该注意综合利用。

对我国锂资源开发利用的建议：一是从自然角度出发，要进一步加强对锂资源的调查、评价和研究；二是加大对锂产业的支持力度；三是进一步完善流程；四是加强科技研发，创新促进资源加工技术和综合利用的发展；

第五是东西方的共同努力。12月9日，国轩高新第七届科技创新大会在合肥举行。中国工程院吴峰、郑绵平院士，中国科学院程会明、孙世刚院士分别就动力电池作了主题演讲，并就世界锂电池的技术路线和实现高比能电池的途径进行了深入探讨，提出了可行的建议。吴峰院士：新型二次电池及其关键材料的研究进展。

中国工程院院士、北京理工学院教授吴峰有数量级的应用要求，因此开发高性能清洁二次电池已成为共识。随着人们对电动汽车续航里程要求的不断提高，动力电池也被寄予了希望和压力。在明确动力电池重要性的同时，我们也应该考虑一些工业化指标的实现方式。特别是电池能量密度作为一个关键指标，如何在兼顾安全性、可循环性、倍率等指标的同时提高比能，这就需要企业专注于技术创新和研发。

自2002年以来，973研究项目分为三个阶段。该项目原定于2017年结束，预计将推迟到2019年。本项目主要研究高比能体系，从“轻元素、多电子反应”材料入手，结合多离子效应，开发高活性电极材料，构建高比能二次电池新体系；

其次，它是一种高能量密度的大功率系统，不仅可以应用于中国的电动汽车，也可以应用于计算机。因此，研发团队希望通过调节多维多尺度电极材料的界面功能，实现电池的高能量、高功率密度。第三，在安全技术方面，研发团队从调整和切断电极反应的基本步骤开始，以提高单体电池的安全性，通过探索电池的安全边界来提高电池系统的安全性，通过对成型、注液等关键制备工艺和设备的升级，提高了电池制造和使用的安全性。最后，在降低成本技术方面，通过研究电池的长寿命和回收废旧动力电池，降低了电池的使用成本。

在高比能锂离子电池及相关材料方面，为了提高电池的能量密度，材料应该领先一步，开发具有新型异质结构的高容量材料，通过尖晶石表层和纳米尖晶石涂层的结构，可以提高富锂材料的比容量和倍率性能。负极材料以硅树脂在工业生产过程中产生的工业废料为原料，通过导电聚合物包裹实现硅纳米离子与电的柔性组装。通过提出利用轻元素、多电子、多离子反应体系实现电池能量密度跨越式提高的学术思想，打破了单电子反射的思维定式，拓宽了电池材料的研究领域，通过多变量协同效应实现了能量密度的三步跨越。到2020年，废旧电池的数量将达到17万吨，这使得动力电池的回收成为一项紧迫的任务。回收的废电池阳极材料也可以再生。近两年来，开发了一种绿色高效的天然琥珀酸回收技术。在回收废旧锂电池阴极制备碳吸附剂的研究中，磷吸附量高达588 g/g，是目前最高的碳吸附剂之一，污水处理后的吸附剂可以直接用作土壤缓释肥料。因此，从这些方面探索动力电池的回收是非常有意义的。程会明院士：石墨烯在电化学储能中的应用

中国科学院院士、中国科学院金属研究所研究员程惠明具有优异的财产，因此石墨烯被认为在许多领域都有很好的应用。然而，为了获得良好的应用，最重要的是以低成本获得高质量的石墨烯。石墨烯的制备主要有五种方法，其中化学汽提和化学气相沉积可以控制总量，相对节约成本。石墨烯具有二维结构、超薄、高导电性、高机械财产、大比表面积、易功能化和稳定性好的特点，因此可以很好地应用于电池或其他器件。其应用包括活性物质、导电网络、催化剂、界面材料、基质材料等。所使用的设备不仅限于锂离子电池等金属电池，还包括比电容器更灵活的储能设备。

以下是石墨烯目前的一些研究进展，尚未达到应用水平：首先，它在锂离子电池和超级电容器中的应用。首先，石墨烯可以用作金属集电器的涂层材料，也可以用作导电添加剂。此外，石墨可以用作负极，石墨烯也可以吗？研究发现，石墨烯确实具有很高的容量，但不可逆容量也很高，应用效率很低，因此很难将石墨烯用作负极。然而，石墨烯的高比表面积和丰富的官能团也可以用作另一种应用，即与高容量材料复合或杂化。在早期阶段，我们……

石墨烯是否可以与氧化物复合，石墨烯可以用来抑制氧化物的团聚和体积变化以及石墨烯的重新堆叠，石墨烯也会形成良好的柔性导电网络。由于石墨烯有许多缺陷，氧化物很容易在其上形成均匀的氧化物颗粒，从而提高性能和容量。其结构形式也多种多样，其合成也非常简单，即石墨烯溶液。当氧化物被放入其中时，氧化物可以很容易地合成以形成复合材料。其次，石墨烯在锂硫电池中的应用目前非常活跃。面对低含量和低硫负载的问题，石墨烯可以用于改善锂硫电池，如限制或化学键合，也可以通过继承电极结构来改善。第三，石墨烯在储能方面的可能应用。石墨烯材料可用于各种储能装置，并具有不同的功能。然而，充电八分钟后，似乎不可能跑1000公里。孙世刚院士：锂电池电极材料的结构设计、性能控制和界面工艺。

由于电动汽车和大规模储能的快速发展，中国科学院院士、厦门大学教授孙世刚对电化学能源提出了越来越高的要求。其中的关键因素是燃料电池的催化剂和可以充电和放电的材料。在电池材料结构方面，对于锂离子来说，一个是拉电流，另一个是转换。例如，目前的电池阳极材料是石墨，商用电池的容量比仍然不足，因此需要新的材料，如金属氧化物和硅。这些材料在使用后带来的问题是，一旦容量增加，这些材料的体积就会膨胀，放电后体积会缩小，任何材料都会受损。这是一个难点。如果在结构设计时将阳极材料制成立方体和八面体，它可以具有更好的性能和更好的循环稳定性。经过200次循环后，它不会失效，而是会增加，这与通常的材料不同。阴极材料有很多种，需要良好的容量、多电子反应和重量轻，但事实上，阴极材料的倍率也非常重要，因为这与其锂离子传输和传输通道有关。当表面发生反应时，如果通道很强，则可以更快地填充和释放通道。开放式结构，锂离子可以很容易地进入，从这个意义上说，这对锂离子的传输有很大的影响。在锂电池中，除了阴极和阳极材料外，各种材料之间的界面过程也非常重要。从分子水平和微观机理上了解电池界面结构的演变和反应过程尤为重要，合理设计和调节电化学能源材料的结构是显著提高其性能的基础。郑绵平院士：未来锂资源的综合利用

我国锂资源分布情况，中国工程院院士、中国地质科学院盐湖中心主任郑绵平，四川、青海、西藏约占85%。中国的锂资源有几个特点：第一，集中度相对较高；第二，类型多样；第三，它们都是多组分综合矿床。因此，我们应该注意综合利用。

对我国锂资源开发利用的建议：一是从自然角度出发，要进一步加强对锂资源的调查、评价和研究；二是加大对锂产业的支持力度；三是进一步完善流程；四是加强科技研发，创新促进资源加工技术和综合利用的发展；第五是东西方的共同努力。

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