【原创】EPTec2018精彩报告之童庆松教授：新型锂电材料及提升电池性能的高效创新技术

中国粉体网讯  随着新能源汽车的普及，政策和市场对电动汽车在续航里程、使用寿命、安全性、成本等方面的要求也越来越高。而目前动力电池的发展正处于瓶颈期，能量密度等各项指标正在接近极限。新型材料的研发和应用，是打破动力电池技术障碍的突破口。在此背景下，由中国颗粒学会能源颗粒材料专委会联合中国粉体网主办的“2018第二届能源颗粒材料制备及应用技术高峰论坛”（9月27-28日，南京），将邀请福建师范大学童庆松教授为我们详解《新型锂电材料及提升电池性能的高效创新技术》。

专家简介：

童庆松，福建师范大学化学与化工学院教授。福建师范大学化学与材料学院教授(3级)，化学工程与技术一级硕士点第一带头人，福建师范大学锂离子电池研发的创始人。研究领域现代电化学研究方向，主要研究锂离子电池相关材料及附件。从事碱性锌锰电池电极材料、燃料电池催化剂、电镀、纳米材料的制备、结构及性能表征等研究工作。担任中国有色金属学报、电池、福建师范大学学报等多个杂志审稿员。受到国内多个全国性协会担任理事、常务理事的邀请。曾任美国科学促进会、美国电化学学会的会员。

材料是动力电池产业进步的基础。动力电池技术进步，主要来自关键电池材料创新研究与应用进展，通过新材料的开发进一步提高电池性能，提高质量、降低成本、改善安全性。根据国家规划，明确到2020年动力电池单体能量密度达到300Wh/kg以上。在目前动力电池材料体系中，高镍三元材料虽然能量密度较高，但综合安全性以及成本问题，还不是理想材料。而硅碳负极材料虽然有助于能量密度的进一步提升，但是仍不能在现有体系下实现质的飞越。总体来说，电池能量密度的突破仍然有待于新型材料的研发。

富锂锰基正极材料

富锂锰基作为正极材料的优势有：能量密度高、主要原材料丰富。但由于开发时间较短，目前富锂锰基存在一系列问题：首次放电效率低；材料在循环过程析氧，带来安全隐患；循环寿命差；倍率性能偏低。目前解决这些问题的手段有包覆、酸处理、掺杂、预循环、热处理等。

石墨烯负极材料

石墨烯的克容量较高，可逆容量约700mAh/g，高于石墨类负极的容量。另外，石墨烯良好的导热性能确保其在电池体系中的稳定性，且石墨烯片层间距大于石墨，使锂离子在石墨烯片层间扩散通畅，有利于提高电池功率性能。但由于石墨烯的生产工艺不成熟，结构欠稳定，导致石墨烯作为负极材料仍存在一定问题，如首次放电效率较低；循环性能较差；价格较高，明显高于传统石墨负极。所以石墨烯将率先作为正负极添加剂在锂离子电池中使用。

碳纳米管负极材料

碳纳米管是一种石墨化结构的碳材料，自身具有优良的导电性能，同时由于其脱嵌锂时深度小、行程短，作为负极材料在大倍率充放电时极化作用较小，可提高电池的大倍率充放电性能。但碳纳米管直接作为锂电池负极材料时，会存在不可逆容量高、电压滞后及放电平台不明显等问题。可以利用其独特的中空结构、高导电性及大比表面积等优点与其它负极材料复合从而作为载体来改善其他负极材料的电性能。

涂覆隔膜

隔膜对锂电池的安全性至关重要，这要求隔膜具有良好的电化学和热稳定性，以及反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性。涂覆隔膜是指在基膜上涂布PVDF等胶黏剂或陶瓷氧化铝。其作用是：提高隔膜耐热收缩性，防止隔膜收缩造成大面积短路；涂覆材料热传导率低，防止电池中的某些热失控点扩大形成整体热失控。

高电压电解液

提高电池能量密度是锂电池的趋势之一，目前提高能量密度方法除了开发新型正极材料之外，另一种是提高传统正极材料的充电截止电压。正极材料的电压提升后，需要与之配套的高电压电解液，添加剂对电解液的高电压性能起到关键性作用，其成为近年来的研发重点。