第四届华南锂电技术论坛发言稿.doc

第四届华南锂电（国际）高层技术论坛发言稿中国工程院杨裕生：电动车技术与动力锂电池以下为中国工程院院士杨裕生演讲的文字实录：主持人：女士们、先生们，今天我很荣幸在这里看到大家，因为这里有不少的海外嘉宾，所以有的嘉宾是用英文来讲的。第一，我们这个会议是双语的，是英文和中文两个语言都可以。第二是对所有参加的会议的人能够把手机调到静音，这样不影响我们的讲座。第三是对于讲演的人希望你们把时间限制在20分钟，这样就议程就可以顺利进行了。第四，有些讲演者可能是希望不要拍照，这种情况下希望大家能够遵守他的意愿，如果你牌照的话希望不要闪光灯。如果有问题的话请举手，我们工作人员会把话筒递给你。首先有请杨裕生院士给我们讲演，他是工程院院士，他毕业于1952年浙江大学，他在各个地方都有研究，尤其是核工业方面得到了很多的奖项，比如国家发明奖和国家进步奖和全军科技进步奖项，有请杨院士。杨裕生：谢谢薛博士的介绍。我想我们在过去的15年左右，锂离子电池对于我们全世界的电芯技术的产业推动做了很大的贡献，今天我想给大家介绍的是电动技术产业与动力锂电池。第一，发展电动车很必要，也可行。要减轻城市的空气污染。石油现在很紧缺，石油现在有一半是从国外进口，牵涉到我们我们我们的能源安全问题。减少二氧化碳排放，缓解温室效应。今年汽车的销售量可能要接近1000万辆，因为第一季度已经260多万辆了，所以发展电动车是刻不容缓的。动力型蓄电池进步很快，在2008年北京的奥运会和残奥会上，我们资助研发的595辆新能源车辆，其中电动车占了大部分，尤其是在会上有55辆大客车是锰酸锂和磷酸铁锂为正极的动力型锂电池。现在北京、杭州、上海等城市进行纯电动车公交车的行驶，电池的能量、寿命、性价比在不断提高。电池的技术还在不断地进步，材料的纳米化，提高比功率，国产隔膜出来了，价格比较低，电池生产向半自动化前进，可靠性、一致性都在提高。电源的管理和控制系统改进提高了安全性和循环寿命，所以在我们国家动力锂电池大发展的条件已经基本具备，现在国内外纷纷投巨资于动力锂离子电池。第二，哪一种电动车应该优先发展？客车、轿车、自行车、摩托车都应该电动化，纯电动自行车在压制之下自发地蓬勃发展，什么叫“压制”，就是不让上牌照的情况下自发发展起来了，现在全国是每年1900万辆电动自行的产量，全国拥有量已经接近1亿。在这么大好的形势之下，现在电动自行车已经能够上路，很多城市已经开禁了。摩托车的电动化已经启动，正在有序地推进，但是汽车选择什么样的车种优先发展还有着不同的认识和估计。现在有四种电动车，一种是油电混合车，实际上是用油，省油不多，价格不低，因为他有量套东西。在西方国家有强大的油机车工业，扔不得。所以在油机车的基础上加强电动的系统。现在我国的油电混合电动公交车比同类型的公交车要贵得多，所以油电混合电动车也只是目前作为一个过渡性的一个车种来发展。第二是外充电式的混合电动车，这是美国提出来的plugin。这种车是在停止的时候可以充电，行驶当中可以用油来辅助电动，它是两个系统，结构很复杂控制系统也很复杂，所以价格比较贵。这两种混合电动车在动力电池比能量没有大幅度提高之前，对于长途行驶这种过渡性的车种还是有它的价值。第三种是燃料电池电动车，美国的“氢经济”论造成了错觉和误解，燃料电池在近期、中期不可能大发展，不可能大发展的理由是价格贵、第二是系统复杂维护困难，第三是寿命不够长，第四是氢的储运有难题，第五是电、氢、电转换效率低，最后一个是铂的资源不够用，一辆车至少要有20克铂，而我们国家年产只有4吨的铂。其他的化工和手工都不用的话，也只能够解决80万辆的车种，所以我比较成“黄金宝剑”非常显亮，但是中看不中用。远期来看这个技术要怎么发展，要看上面讲的六个问题解决得如何。第四种是纯电动车，我觉得应该优先发展，他不用油适合我国缺油的国情，813度电可以行驶百公里，比亚迪他的车是1516度电行驶100公里。另外是结构简单，无油路、水陆、气路，使用维修方便，节省材料和能量。锂离子电池突出了纯电动车的优势，既可以按照美、坐车的理念发展高档车，更要按照中国的国情和新的理念来发展普及车。最近出现一种双充式的纯电动车这也是很值得注意的一种纯电动车。纯电动车可以替代的油我简单算了一下账，每辆轿车充电7个小时得14度电可以行驶一百多公里，可以顶替10升油，按照这样的话1千万辆轿车每天可以省下10万吨汽油，一年就是3600万吨，如果公交车也是用纯电动车也能够省这么多的油，还有其他的一些车辆，加上电动自行车、电动摩托车、未来每年在我们国家用电来代替亿吨油是完全有可能的。第三，“电动技术产业”的概念。以电动车的生产、运行为核心的高技术产业群，这样的一个产业群包括电动车、电动机、电控系统，动力电池、电源管理、能量回收，还有正极材料、负极材料、电解液、膜的制作工艺。还有电池回收、电池复用、资源再生，最后油供电系统、充电设施、充电服务。整个这样的一个电动汽车的产业年产500万辆占了现在国家的一半左右，产值达到了1万亿，维持几千万辆电动车的运行，也产生了上千亿。可以设想一个发展的路线图，2010、2015、2020、2030年可以有不同的产量和保有量。关于锂资源的问题，因为要大量地发展电动车，锂的消化量很大，根据郑院士提供的资料，我们现在已经查勘的锂的储量已经计算是383万吨，主要在四川、江西、新疆、河南、青海、*这些地方，特别是青海。383万吨锂相当于碳酸锂2千多万吨，如果轿车以每年6万吨消耗碳酸锂的销量的话，可以用300多年。最近江西宜春原来勘探的储量是23万吨，最近这几年的工作已经探明了110万吨，是一个非常大的储量。另外锂电池里面的锂可以回收再用，还有海水里面含有非常大量的锂，虽然海水锂的溶度不是很高，每升0.15克，但是整个海水量很大，今后可以把这个锂综合利用在聚电反应发电。我们电池是电动技术产业的核心产品，价格要不断地降低，每1度电2000元，寿命2000次以上，这样电池的折旧费很便宜，行驶的消耗每一公里大概只需要1钱，这样比汽车的消耗低得多。第四“电动技术产业”的路径，中国怎么样发展还是一个探索的问题，“十一”我们搞“三纵三横”的把燃料电池作为重点发展。“十一五”提出“十城千辆”以混合电动车为主，采取的办法是“先难后易先大后小”，“十二五”到底应该怎么走？动力电池市场如何培育？因为动力电池要做大做强才能够降低价格，但是谁来买？*怎么样出台一些有益的政策。如何解决用户的顾虑？用户能够放心买车才能形成市场，用户的担心是车的价格高、维修部方便、电池寿命短、充电有困难。所以牵涉到电池组的运营模式，这是各方面利益的焦点。提出了一些思考，第一个问题，我们国家的纯电动车应该先做微小型的四轮车、电动摩托车，应该先小后大、易后难、先低后高，要吸取电动自行车的教训，*要引导、鼓励和帮助，这样才能在耗电少、电池少的上面这些小车上面做成价格比较低的车子，和我们国家当前的消费水平相当，使群众能的买得起，这样用户才能多。同时电池厂的风险也会比较小。集团用车电动化也很利，出租车、机构用车这样可以发展快、节油、减排的潜力大，而且电池可以集中管理、集中充电，另外是摩托车应该加速电动化，他数量太大了，污染很严重，耗油大，所以节能箭牌的潜力很大。电从何除来？直接用电网的“谷电”，电网8亿千瓦，夜间“积压”一半，用力充电的时候是为他们分散这个峰谷，如果用1亿千瓦充电可以给2千万辆的电动车充电，不用增加发电的设备。还有风电，我们国家很多的是夜里风大白天风小，夜里的电网确实是不欢迎这样的电，所以能够用来给电动车充电。核电，他要求态运行，功率不能调的，夜里核电也是过剩的。所以用电动车通过夜里充电，实际上是用掉了核电和风电，而不是增加了煤的消耗。电池组的“延寿”与降价，目前成本下降的关键还是在材料，电池的寿命如果过长，他的设计使用的成本也是降低的，我们这里举了一个离子，如果一辆公交车电池是需要200度电，行驶200公里，电池的单价差不多是3千块钱一度电，总价格在60万。所以循环寿命1千次，可以行驶20万公里，每公里的成本是3块，这样可以和现在用油的成本差不了多少。所以循环寿命非常重要，这里指的“循环寿命”是指电池组而不是单节电池，现在这个问题一定要说清楚，我也希望我们的企业能够不要单指电池的单体寿命，而是要考虑电池组的寿命。电池组的寿命包括电池的一致性，电源管理系统，这是电池厂的问题。还有电池怎么样正确的充电、合理的使用，这是车主的问题。怎么把这几方面的责任能够统一起来，尤其是充电的责任现在应该谁来负责？所以有一个创新的机制是组成一个充电的运营公司，买车的他人不买电池，而是租换电池，由电池厂、电网、车场组成运营公司，这在江苏无锡对于电动自行车已经在这样做了，据说效果还是不错的。是不是这样的一个模式是不是可以运用到电动汽车的发展上来。有关方能够负起责任，同时*给什么样的政策来鼓励。另外也可以由用户自己充电，停车场充电多种方式互补、竞争。第五，扶植“电动技术产业”的政策。这个政策非常重要，*要规划一个电动汽车产业的发展来加大领导，加大优惠力度鼓励动力电池企业出产优秀的电池。要普及电费的分时计价，并且拉开峰谷电价的差距，要发展多种方便用户的充电服务，电力部门应该参与。不断深化燃油的税费改革，大力“限油”，我们国家现在的油还是很便宜的。*想要振兴汽车产业，我觉得应该主要考虑内资的电动汽车，而不是要给国营汽车，他们已经很有市场了。谢谢大家！主持人：有没有问题？【现场提问】杨老师您好！刚才您谈到了应该鼓励发展纯电动车，我有一个问题，刚才您谈到的锂资源可以用到330多年，我想问一下发展纯电动车您认为除了锂资源之外其他的资源是怎样的？我们知道做动力电池还需要其他的材料做，这些资源的枯竭度是否比石油慢？第二，纯动力电池我们需要晚上充电，我们知道目前的大中城市处于相对缺电的状态，我们更多地要提倡太阳能和风电，但是目前更多地是用水和煤发电。动力电池解决了汽车在路上行驶的污染问题，如果捧到纯动力电池的话我们在能源上巨大的消耗，比如做一些石墨化的材料和其他的能源的消耗，这些所带来的污染问题您认为比汽车在路上跑带来的污染问题要小吗？谢谢！杨裕生：你的第一个问题是关于除了锂之外的其他的资源够不够的问题。根据我现在的理解，我们正极材料、负极材料、电解液这些资源都是比较丰富的，应该不成问题。第二个问题是关于其他的锂电池和使用过程当中是不是也造成很大的污染问题。这些污染当然是要治理的，不允许在发展产业当中产生污染，但是它是可以集中治理的，不像汽车满地跑排出来的二氧化碳等等他是很难治理的，污染的形式和治理的方式完全不可同日而语。 IEEE张正铭：锂电安全性及行业标准制定以下为美国IEEE电池小组*张正铭博士演讲的文字实录：主持人：非常感谢中村宏博士的介绍！如果你有更多的问题可以在今天中午的时候我们会有一个圆桌论坛，大家可以再继续提问。下一位发言人是张正铭博士，他是美国Cegard公司副总裁技术总监，IEEEP626电池小组，大家肯定都知道张正铭博士，他是一个名人，而且他得到了很多的奖项，他是联合国特邀的教授，很多的头衔我们就不再一一介绍了，欢迎张正铭的讲座！张正铭：非常感谢*先生，非常感谢大家的参与能够聆听我的讲话。我的PPT是用英文起草的，我用中文来讲，因为大部分的听众都是中国人，所以我用中文来讲。在我讲之前我要谢谢我的那些成员，我们这个组织是做很多的很多的学术方面的研究，同时也制定很多的规范，实际上几乎所有的这些规范与电有关系的或者是电子有关系的，基本上都是由这个组织来进行规范化的。我参加了锂电的规范，在那里管电池方面的。首先表示一下我的感谢，首先是IEEEorg，还有戴尔、HP、苹果、IBM、英特尔，还有一个比较重要的是BAJ，日本的电池协会给我们提供大量的支持和数据，给我们提供了很多演讲内容部分，这里面有三洋、PEC就是过去的MBI，还有索尼，这三家公司是主要的，在中国有ATL、BYD、Lishen、BAK、Moli，南*有SDI、LGChem，同时还要感谢一我下的同事。言归正传，这是我们的公司Polypore，有三个不同的名字，Membrana主要是做医疗器械方面的，比如肾透析的那些东西，还有是心脏开刀的时候要有暂时的心脏和肺，那个东西也都是我们生产的。Daramic主要是做铅酸锌电池的隔膜的，还有一个是主要是做锂电隔膜的。我们的锂电池越来越大，能量越来越高，还有功率越来高。分量条路走，就是锂电的发展方向，一个是继续往高能量走，一个方向是往高的功率走的。这就是我们面对的现实（PPT），我们怎么样去对付Challenges，有人讲Lowcost是最大的Challenges，我认为最大的是Safely，刚刚三洋讲的很好EnergyDensity怎么样提高，还有PowerDensity也是我们要考虑的。我今天要讲的主题是Safely，主要是跟设计有关的，以后才是Materilas，还有System，我们考虑一个电池是一个系统的行为，我这里主要是讲P1625，这些东西是一个系统。我要讲的内容系PPT上的，一个电池的安全性从什么来考虑？是一个系统，电池是其中一个小的部分，电池里面这些东西是安全性的一个部分而已，所谓电池的安全性我们经常讲的现在讨论的是Cells的安全性，这个Cells其实合整个过程链在一起的，不光是Cells，还有Pack of Module，通过BMO和计算机的设计，还有Power supply，这个整个是一个体系，讨论安全性我们讲的是一个体系，我今天着重讲Cells的安全性，不是讲体系的安全性。1625我会讲得很多很多。我要讲的目录是有几点（PPT），大家都看见过这个相片就是电池炸了，锂电池经常炸，现在炸得越来越少了，好事情。这是飞机炸了（见图），运输的汽车也炸了（见图），电池是18650的，这是电动工具也一样炸。一般来说，所谓的安全性我们分成两类，其实这两类是紧密联系在一起的，一个是内部短路，一个是高表表面积的短路。电池上法律上比较安全的一些词来描述，法律上有讲究的。这里要讲的是这个Stability和很多的有关系，内部短路的时候有没有Max Power。另外一点是高比表面积的锂金属的析出，这个肯定是一个不稳定的产物，非常不稳定，非常容易出毛病。这里就是我们的思路（PPT），怎么样去思考这个问题。这是讲的内部短路，我经常讲这句话，你把很高容量聚集在很小的体积范围里面，这就是高能量的装置，高能量的装置把能量很快速度放出来的时候这就是炸弹，大量的能量在很短的时间里面把它放出来。如果以控制的电的形式放出来是什么呢？就是电池。当时我想我是做数学模型的，我们在想这个东西到底怎么去解决这个爆炸的问题？怎么去探索这个爆炸的问题？当时就在想，一个是快、一个是慢，和时间也是有关系的。从这个角度来讲Energy和时间相处就是Power，Power怎么样达到最大值呢？这有一个很简单的图一个是内部短路的点，电池本身有一个内阻，这是一个很复杂的内阻，大家可以算一下，当这两个电阻相等的时候你会得到Max Power，如果其中一个电阻很小的话，如果两个电阻不平衡的话Power不会达到Max。怎么样解决这个问题呢？建立一个数学的模型，这里是我们要建立的数学模型，这个数学模型包括Diffs等等，温度的变化，温度辐射场的变化所有的这些都放在这里就是和复杂的，一般的计算机是受不了的。这样的话我们就建立起一个模型怎么去解这个方程呢？用有限源分析法，解决完以后按照数据去比较，就可以验证我这个是错的还是坏的。讲到前面一大堆的内阻，阳极里面有业态的扩散性的，我们是多孔电极，大家知道在阳极里面有SER，还有Charge Transfer，还有Solid Diffusion，阴极也可以用同样的方法来表示，这都可以用数学的方式表达出来，难的是什么？热的传导。这些东西都加进去方程就越来越复杂了，但是这个确实能够代表一个体系。考虑锂电子电池Cells的角度来讲，你要把他作为一个体系来考虑，单独的一个电极他的行为可能不会造成安全方面的隐患，而是这个体系会造成一些问题。这是一开始我们算出来的图，怎么样能够达到Max Power，这里最危险的是第一条线，这三秒钟之内就达到2500W/g，是非常的，如果他的短路点是0.1个。第二是用高比表面去看，第三种往往是大家忽略不计的，就是里金属和普通的炭像接触，也会产生的，如果真正做电池用X光这种方法去做电池，检测内部短路以后会发生什么样的情况，你经常可以观察到这种蓝线的情况，一开始是平平稳稳的，突然间电池就爆炸起火的。其他的几种短路行为很安全的，比如阴极和阳极接触，只要是炭表面积很大的问题的，还有铝箔和铜箔之间的接触也没有很大的关系，还有铜箔和阴极之间的短路也没有问题。我们一开始算出来而且看看这个短路的形式。这是把整个图写出来，说明这三种情况是危险的情况，底下的这几种内部短路是没有事情的。刚才我说了这种短路是固定一个面积让他进行短路，我们面积进行变化，这种短路的效应是什么样的呢？他不一样的，他在变，短路的面积约大，不见得是越危险的，短路的面积约小也不见得是最危险的，刚才说的当外部短路的电阻和内部的电阻相等的时候才是一个最大值。这里有这样的一个曲线比如0.1毫米到25毫米，最危险的可能是5毫米的短路面积。这是我们用数学模型的方法进行了动态的计算，也就是说这些曲线是随着这样的一个假设，凡是温度达到140度以后隔膜就溶解了，这个孔很小的短路点慢慢会变大，短路的面积不断地在增大，这个体系的Power会怎么样？这里假设的是阴极和阳极之间的短路，从这张图上可以看出来几乎任意一个情况都是不危险的，都不危险。这个时间很短，阴极和阳极之间的短路，只要阴极和阳极做得好的话一般没有问题的。这是方块形的电池，结论是一样的。总结一下，也就是说内部短路的面积小是比较好，但是大一点也不是问题，如果全部都短路了非常好，电池非常安全。无论是动态的还是非动态的，这个就是结论。有了短路怎么办？电池会不会转？不见得。因为短路在那一定上，那一点温度很高，怕的是什么？一点上的短路不怕，怕的是Propagation，这是用激光做的实验，这个是在美国做的实验，一点上的激光打上去了以后进行Propagation，这个Propagation是什么引起的？热传导，一个颗粒到另外一个颗粒，从一个区域到另外一个区域，我们可以看出来lic6都是10W/mK，阴极是氧化物不是很好的导热体，所以他传输热量的能力非常低是0.3W/mk，这里说明什么问题呢？也就是说Propagation一旦要发生往往是在阳极上发生的，在炭电极上发生的。怎么去解释具体的现象呢？这里就是一个综合的图，也就是说一般的内部短路会产生短路都通过这种模式，只不过是电池发热不会起火，如果阳极不太好，如果有Propagation的话也可能引起ArodePropagation，有的时候能够引起Thermal Runaway，如果是Cathode的话我们叫火上浇油，再加一点氧的话会更厉害。现在回头来讲怎么样解决Propagation的问题，大家知道炭的热传导是多少？其实炭的热创导三维空间中XYZ方向是不一样的，ABC方向是不一样的，C方向炭的方向是最低的2W/mK，但是在AB的方向是400W/mK，SEL不会像炭导电那么快，如果有一定固话物质的话会在AB方向大大阻止热传导，C轴方向没有大问题。这个是数学的模拟方法。进行计算，第一种情况假设正常的炭电极最高温度可以达到多少，1661K，但是如果我在一个方向也就是说你经常看到阳极上面涂上一层氧化铝，其实就是把C轴方向的传导热给阻住了，这样看起来可能会好多了，同一个坐标最大的温度是653K，如果我用比较新的方法，我可以做到0.5W/mK的情况对这个传导进行，这个温度是318K。另外还要再讲细一点，把这个坐标变一下，刚才那个坐标看不出来怎么回事。XYZ都是10W的时候整个热传导非常快，非常容易产生爆炸起火。涂了氧化铝以后一般来说安全得多，但是根本不解决问题，还是会热传导，即便涂了氧化铝在炭电极上电池还是会炸，大家会看到这个问题。因为在XY方向还是有Propagation。如果你这个做得好最好的是0.35W/mK，这个根本不可能产生Propagation的，这种是非常安全的，你把电池一打开一看上面有一个黑点。总结一下，这就是一般现在现代的比较高级的电池设计，就能够做到internalShort变成SopotHeat，能够堵住，大家知道三星做了很多的Cathode磷酸铝、三氧化二铝。大家经常有一点误导，感觉这个大多数的化学容量，但是大多数是电化学反应产生的，尤其是内部短路的时候，内部短路的时候大部分是电流通过的过程，通过以后是从炭上面拉出来跑到阴极上面去了，阴极上面铝越多越稳定，炭电极上面铝越多越稳定，这是一个稳定的关系。如果接触内部的电阻短路越小他的电阻越高，大的贡献越大，化学反应产生的贡献越来越小。我要讲一下这里面的关系，这是一个很好的工具研究体系的关系，体系的设计。我总结一下，第一，一般的电池设计不要有铝和LIC6 or simplyC6，还有Reduction of thermal Propagation，其中有一点SEL formation是一个很好的改善，还有的就是用这种特别的方法agiog need advan等等来做的，这是一个数据的表格，这样我们会得出来Operating Region，比如电池O度以下不能充放电，25度的时候0.7C或者是0.72C，最高充电是4.25V，这个东西其实我们刚才三洋的讲了有一个结构的稳定性，其实这些数据我们怎么来的呢？是这些公司他们在生产线上随即地去抓各种各样的样品，五个电池一组进行实验。有很多很多的电池，包括钴的锂锰氧的NCM的都包括在里面的，最后得出的结论是4.25V是最高的充电电压。对于今天来说是不现实了，我们在制定规范的时候对于大多数的生产厂商来说这是非常重要的。还有另外一部分是我们的用户设计这个电池的Power和这个电池的体系的时候能够控制他们的标准，比如O度以下不让充电，-10度的时候最多只能够0.2C充电。在充电的过程当中大家都知道这个体系会激化，这是Capacity，激化就是阴极电位往下跑，阳极电位往上跑，这有可能会产生离金属的析出，一种是光滑的锂金属，一种是高比表面积的锂金属，高比表面积的锂金属的析出是非常害怕的。对于这种复杂的体系我们能不能观察到锂金属的析出呢？很难的，顺杆的过程就跑了，尤其是光滑的锂金属和锂碳结合的时候找不到，我们有一些数学的模型来解决，还有一些浓度的分布，理论上算出来在哪些情况下会得到锂金属的析出，我是我从三洋索尼得到的一些数据是一致的。这是一些实验的数据，这是一些没有锂金属析出的数据。怎么样避免锂金属的析出，Anode，有业态的也有固态的，讲到底固态最重要，Diffusion Coefficient很重要，日本有一些很好地制造炭的公司，他不是解决Diffusion Coefficient的问题，而是解决Diffusion Length的问题。这是一个锂金属析出的最大电流，一般的情况下常温的扩散系数是10的-10次方，中间有一个数字是75.57，我如果把SER膜增加了10倍，结果是没有什么变化。再变化多一点，0.01一直到0.001SEL没有什么影响，说明什么问题？SEL的厚度对于炭电极的放电和充电计划贡献不大，贡献大的是什么呢？Diffusion Coefficient，还有一个所谓的颗粒的直径就是说明Diffusion Length很重要可以用很小的颗粒很高的充放电，但是很不安全。既要他充放电很快，同时又要求他的Diffusion Length很小。电极是一个复杂的体系，阴极和阳极是互相联系的，不是一个个单独的体系，阴极的行为能够影响阳极的体系，他们相互之间是有联系的，在这种情况下联系是比较小的。但是在这种情况下颗粒直径比较大的时候，阳极直径比较大的时候这个时候相互的关联是非常强的，他们通过电解液的形式联系起来的，电解液当中要传输离子。最后一项，电阻很小的时候对电池没有什么影响，1欧姆和2欧姆，下面没有什么变化，变成4欧姆的时候变化很多，说明什么问题？说明他有一个最大的值，如果一但过了最大值这可能有一个瓶颈，也会影响锂金属的析出。这个是隔膜被氧化，隔膜被氧化也会导致锂金属的析出。我们最好的办法是解决什么呢？最好的办法是解决Length的问题。我就讲到这儿，谢谢大家！ 专题讨论一：如何确保动力锂电的安全性以下为“如何确保动力锂电的安全性”专题讨论的文字实录：主持人：现在进行专家讨论，会邀请我们的专家到讲台上来，第一位是克劳斯勃兰特博士，第二位是中村宏教授，第三位是张正铭，第四位是阳如坤，还有贝特瑞的岳敏，还有博士，还有杨晓青，还有曹建华，还有高原来自于FFC，还有姜俊伟，还有赵淑宏，还有白侯善先生。我们今天讨论的题目是锂电的安全性，这对锂电来说好像是一个永恒课题，在安全性总是有很多令人担忧的事情。想请各位上来提一些安全性方面的见解。然后下面有什么问题的话可以举手，也可以点名要求上面的嘉宾哪一位回答你们的问题。我先提一个问题问一下中村宏博士，因为材料是非常好的，很高容量的材料，但是我并不认为是很不够安全，您觉得您的材料有多安全呢？中村宏：这种材料我今天早上跟大家分享了一下，比如说热稳定性确实不是很好，有一些。另外我们正在解决这个热稳定性的问题，有一些怎么样来改善材料的特性，不仅是这个化学成份，还有形态方面、还有其他方面的改进。目前确实做得不是很理想，但是我们相信肯定是会克服的。我想评论的就是容量要更高的话你可能需要想的话就更多了。主持人：听起来非常好，非常鼓舞人心，这样让我们有一个希望，将来可以得到高能量也可以高安全。下面邀请下面一位发言人。嘉宾：大家早上好！我会用中文来说。对于安全新来说，我觉得我比较赞成约翰做的PPT，我觉得电池是两个方面，一个是材料，一个是设计。材料本身的安全性就像中村宏说的材料的本身安全性用DNC和ARC非常好，他是研究电解材料和材料在不同情况下的安全性。但是对于电池的安全性不仅仅考虑材料的安全性，更重要的是考虑这一个体系的设计。举一个离子，我加拿大我以前的导师我得很好，他研究材料的安全性研究得非常好，包括各种各样的材料，现在国际上有一种硅和硒的负极做得容量非常好，硅和硒的电池对于安全是非常好的，这个电池的本身能量密度高了材料很稳定，但是有一些电池也不是很高的，我们做过实验3.5安时的18650像火焰一样可以持续4.5，但是2.2安时，火焰只能够持续10秒钟。我用英语总结一下，刚才我提到了电池的安全，其中一个就是材料，不材料的稳定性非常重要，阴阳极还有电解质，DNC和ARC都是非常好的一种工具来计算阴阳极的材料和导热，非常好。来计算材料的热稳定在不同的电压下，在不同的温度下。张博士刚才也讲得非常好，他们来研究电池系统整个的安全性和他的稳定性、热稳定性，非常重要，因为他既有材料还有电池的设计、阴阳极，如何去安排它们，怎么样去排放。因为刚才张博士有数据表明，比如说对于三层的这种石墨，我们可以看到这种ABC三个轴，C轴的非常少，如果说你阻隔的AB轴的导热光是C轴会非常安全。中村宏和张先生都谈到了这个材料还有整个系统的设计都要关乎安全。嘉宾：我非常同意刚才说的安全性一个与材料有关，一个与设计有关，同时又一个很重要的因素，就是怎么样去制造它？制造过程有没有关系？如果你有最好的材料最好的设计，如果制造的时候搞短路了，这个电池还是会不安全。主持人：我想你们肯定介绍给我们是最安全的电池，给我们讲一下。托斯顿：我是Phostech的CEO，我在这里就是在推广我们的磷酸铁锂，这是未来的一个阳极材料，我同意刚才所说的，因为现在有一个趋势就是要更高的能量密度及这种能量密度越高电池会越来越热，而且结构越来越高，怎么样控制它改善我们的材料是一个问题。磷酸铁锂能量密度并不是非常好，但是它非常稳定，他是可用的这种密度，并不是特别高。今天下午我会跟大家讲得更多更细一些。因为我们这种能量的密度基本上是我们可以用的，磷酸铁锂它有不可比拟的优势，并不为他本身的内燃进行继续供能量，所以它是很安全的。克劳斯勃兰特：大家好！我是各个公司GAIA的总经理，我们非常关心锂电池的生产和安全，我同意刚刚所说的，我们有时候要放弃一点能量的密度确保这个系统的安全，能够若它达到1020千瓦时的使用，来达到40、50安培小时。我们的系统安全跟我们选择材料有关系，刚才我们提到了怎么去管理电池，比如说其中有100个电芯，电热的管理，在这种大电池组当中怎么样去管理，还有上网本电池当中怎么样去管理，这些都是关乎安全，这些都要求每一个电芯它的电子系统都是分离的、电镀的。很重要的一点就是我们要考讨论到热传导，电芯之间不要进行这种热传导会导致这种失败，最后会形成灾难性的失败或者是失误。我们可能可以遏制一个单独的电芯的危险，但是却不能控制电芯与电芯之间的热传导导致的失败。我们上网本用的这种电池也不能用在大的电池组当中，因为到600电压的时候它就会伤害每一个电池。我们现在要遇到很多的挑战，我们公司已经做好准备来去生产这种更安全的大型的电池，所以我们也要做很多的调查和研发，无论是在电芯水平，也在我们整个的系统水平，这是一个很大的挑战。嘉宾：我非常同意刚才所讲的，尤其是张博士所讲的这种安全问题。从系统的角度来看这个安全是很重要的，还有刚才毛博士提到的这种生产过程当中要关注安全。我要谈一点是从材料的这种基本的研究来谈我的想法。我想因为我是在这方面专攻的，所以我有发言权，反则我就没有发言权了。因为有不同水平的方法，因为我们有一种整合的方法是从材料的整合角度来看的，哪一种材料他从本质上就比其他的材料更安全？为什么他们有些会有热崩溃，有些就没有热失控？他把他们排一个序列，什么样的组合是最好的？因为没有任何的一种材料是完美的，我们必须看到他们怎么应对和这些系统阴极、阳极和这种电解质进行反应来决定哪种好、哪种稍次，我想材料是非常重要的一点，就安全来讲。比如说从系统角度来说，元件角度来说，还有其他的这种电子控制的方法来讲都是同样的很重要的方法来保证安全。主持人：有更多的评语吗？张正铭：虽然我不爱夸夸其谈，但是我还是有些要说，安全是一个很复杂的问题，我们谈论到这种系统、材料等等其他的问题，但是一个我们没有谈到的一个领域。我们需要达成共识，也就是加工的一些技术，尤其我们测试的这种方法论必须达成一致。你怎么能够确保实际操作过程电池不会爆炸？比如说我接受10PVB的这种水平，但是没有任何一种方法能够确保绝对的安全，但是我们需要安全，它是我们计算出来的通过建模计算出来的，但是你知道刚才毛先生等等都谈到了加工的过程，加工生产过程非常重要，我们提到了PVB的水平，不是系统本身就不安全，问题是出在制控当中。我们要谈论到我们的测试方法论或者是我们的标准、我们的规范。*组织还有像这种联合国的组织，这种交通运输的组织部门、联盟，能源部门、中国信息产业部，他们都有相对于安全的一些规范和标准，使用这种非常有逻辑的科技的方法论来出台这方面的方法没有数据就不要谈。嘉宾：我同意你们刚才说的的，我想加一点，现在锂电池它的设计生产的方法论都是从小型的可便携式一直到这种大型的这种电池，这是越来越难管理的。当然我们现在面临这种挑战，我们对这方面管理的要求就越来越高，我们鼓励人们更加创新，因为今天我们管理安全做出了很多的妥协或者是交换，我们又要保证安全、又要不去增加更多的成本和占地面积，这也是要面对现在解决这种大电池安全的问题也是一个挑战，所以我希望看到人们越来越多地创新，相互竞争来重新在设计上提供更多的选择来去进行这种阳极和阴极材料，我并不认为这是一个解决方案，我希望鼓励大家想得更多，更加能够集思广益跳出俗套去思考，去考虑使用什么样的阴极和阳极的材料，尤其是中国。安全来说我们今天使用的是小电池，当我们做汽车电池的时候，汽车电池几个数量级，要达到这个安全，我觉得一个重要的是需要创新，我们今天达到的这种安全实际上是一种妥协。因为我们可以做的空间很小，有很多的约束。我们必须要考虑到能不能解除一些电池设计上的约束，这样我们在可需要的设计的材料选择的空间增大的情况下，我们才能从根本上解决大型电池的安全。如果只是用这种小型器械的电阻上解决大电池的安全，没有本质上的创新，我觉得是比较困难的，谢谢！嘉宾：大家早上好！我是来自于贝特瑞。作为现在我们锂电池的发展确实面临着一个很大的机遇也有很多的挑战，在锂电池现在面临一个业务的拓展在动力电池的发展，对于安全性能是我们一个急需要要解决的问题，前面好多的专家和教授就这方面问题做了一些研究和汇报。因为电池最终的一个爆炸有可能是一个热点的产生和一些材料的损害，从这方面来说，作为我们贝特瑞作为一个材料的制造商，我们一直就这个问题希望在材料本身从一个电池安全性的源头去思考这个问题，如何解决电池安全性的问题，因为锂电池他是提供一个活性的物质，有人刚才提出这些材料有可能在氧的循环随着循环锂的脱离以后可能结构不会这么稳定，可能释放一些氧出来。我们希望从这些材料去克服，不断地通过一种制造工艺的改变，同时有可能是更多地解决这些正极材料上的缺陷，希望在正极上能够减少氧的释放同时保持它结构上的稳定。我们目前有很多的负极材料，更多的是因为锂跟炭的嵌入性也是非常相似。我们能不能在未来开发一种新的体系出来，锂跟炭的溶度高一点，他的界面反应膜更稳定，他结构稳定的东西在一个高容量，我们目前研究更多的是硒的金属和硅的金属做的替代，还有做一些类似的研究。我觉得作为一个安全性的问题的话，我们是希望从这个安全性的一个源头去找思路、找方法。同时，一个电池的安全性是一个体系的问题，不管是从制作工艺做出来以后这个工艺是非常至关重要的，因为正负极怎么样去搭配，怎么样去组装，这是一个很重要的体系。后面的动力电池方面是一个系统，需要有一个自动化，需要一些混合体方面的结合，所以我觉得这个是应该需要更多的团队、更多的人去研究的一个东西。作为我们来说，我们希望从最终的材料本身能够提供一个很好的解决方法，在这边我今天上午学习到了很多，非常谢谢大家！曹建华：我想表达一个观点，因为我以前在学习的时候我的专业是高能材料和*，我对爆炸有自己的理解，高的能量意味着不安全，我们锂电池一直不断地追求高的能量，也就意味着更不安全，好比一颗炸弹，炸药装的炸弹越多意味着爆炸的威力更大，但是我们看到这个炸弹其实很安全，我们在仓库里面放了十年、二十年也不会炸，制造过程当中也不会炸。只有在我们需要它炸的时候才会一定会炸，这是一个高的可靠性的要求。我们做电池也是一样的，相当于能量越高爆炸威力会越大，但是威力越大并不意味着它一定会炸，这只是一个概率的问题。我们所要做的工作就是不断建立这种概率，希望从1PPM、PPPM或者是BM，1BM、1BBM，我们了锂电池离不开它，需要我们从材料到电池的设计、制造，以及锂电池的运行，包括了这个管理系统去克服一系列的困难，来实现他的安全性。大家每一个人都坐飞机，飞机已经离不开你的生活，因为他快捷、便利，但是飞机意味着什么呢？400多公里的速度、1万米的高空，这就是具有高能量的一个东西。从高空跌下以400、500多公里的速度撞击地球，大家想想这是一个什么样的后果？但是飞机很不安全，我们需要的就是一个从原材料、设计、制造到运行管理，整个一套系统的东西来建立它的不安全的概念。白候善：大家好！我是来自北京的白候善，很有趣我们去年在这里也是讨论锂离子电池的安全问题，我们讨论的是小型锂电的安全问题。对于动力锂电我们确实认为我们今后面对的首要的一个