5月22日，CIBF2018 第十三届中国国际电池技术交流会展览会在深圳会展中心开幕。中科院物理所/大会秘书长黄学杰在技术交流会上发表主题演讲。以下是演讲正文：

很荣幸再次站在CIBF报告的位置上，非常感谢大会的安排，受刘博士的邀请，我很高兴有机会和大家分享锂离子电池方面的工作。

我本人来自中科院物理所，固态锂离学课题组，在这方面有40年的工作经历，我本人88年开始进入这个组，进入电池的研究领域。锂离子电池快速获得发展，我想我们应该非常幸运，能够从基础研究一步步走向产业化，不仅是在3C产品，而且在储能的产品，在电动汽车获得快速的发展。

政策的影响力非常大，因为早晨相关专家已经讲到政策。政策一方面让产业快速发展起来，今天的展会如此之宏大，有一千多人来参加这个会议。从另外一个角度，产业的发展确实是要求电池性能更好，价格更便宜。过去为了提高电池的比能量，很多人是照着这个路线图在走，因为前面有一个补贴，有“胡萝卜”牵着，后面把大家基本上都撵到一条路上去了，都撵到高镍的三元材料加硅碳材料，把大家撵到一条道上，日子也不是太好过。经过大家的努力，行业在快速发展。今天咱们这么多人来，说明新能源汽车在发展，比能量也在提升。现在有两个补贴的要求，一个是比能量的要求，当然还有一个是测性能的要求。

这里面真正的挑战，虽然大家还是和嘉年华一样的，但是我们知道问题在哪儿，电池的价格快速下降，原材料的成本在往上走，无论是锂电的价格保持高位，还是钴和镍、石墨的价格增长，都会给企业巨大的压力。一些企业销售的电池，前几年比较粗放，现在都到了要还债的时候，这块的压力不小。补贴之后带来的产业链上的资金紧张，我想大家也能够感受到。所以说痛苦并快乐着，这时候有什么样的对策？新能源汽车必然要往前走，这个产业肯定会往前发展，现在到了转折之年，2018年、2019年是转折之年。在这种转折的时候，越是要守住安全和可靠性的底线，一个星期起几场火烧死几个人，这种事不能老干，这肯定会有问题。可靠性，原来说是8年十几万公里，现在估计人家接受不了，人家要求十年几十万公里，我估计是一个基本的要求。做不到就去换电池。我还是建议安全第一，寿命第二，第二之后的才是低成本，才是去提升比能量。产能过剩，整个行业转折的时候，产能的利用率不到1/3，这时候更要反周期的增加研发的投入，增加先进产能的建设，果断的去淘汰落后的产能。我想在这里面无疑是创新非常重要。我简单的汇报一下我们对创新的理解。

材料方面有没有创新？正极、负极、隔膜、电解液，锂电池有太多的材料选择，无论是正极还是负极，万幸的是锂电池有这么多材料的选择，如果都像铅酸、镍铅一样只有一种正极、一种负极，我估计新的企业的机会就会更少了。现在还在快速迭代往前发展，感谢锂离子电池材料体系如此之丰富，也给做研究的人提供了很好的题材。SCI上面就是一万大几千篇的论文，培养了不少教授、博士，我想这是一个重要的事情。这么多的材料，奔着高能量走到高镍三元，我们在思考这里面有没有其他的路径。它的热导致钴镍涨价，是否有别的选择？三元，协同效应，让它有高的比能力，过得去的循环性能。还有镍、钴、铝，提高比能量的路径有两条，能量等于它的工作电压乘以它的容量。等固态电解质出来，我估计会比较少。再等一等，我们能不能用氟化的电解液。其实更应该考虑，在现有的产业链体系中，用现在的碳酸脂的电解液怎么改进它的性能？这种电解液里面，把材料做好了，把电极做好了，解决55度的高温循环问题，当它的循环性能超过三元，在同样的碳酸脂体系里面，你有什么理由不考虑？那时候的三元材料有可能变出二元，我们一直想减钴，我想这是一种可能性。

大家都在做硅碳材料，因为硅和锂形成合金，有比较高的容量，现在用400-450，现在报800-1000也有的是，这里面有没有其他的选择？取代石墨的努力，1996年就有公司报告，但是NTT的一个实验室看到做氧化锡的情况，20多年前的时候我们就搞清楚这里面基本的道理，你把它颗粒做得越小，循环性能越好，这里面的机制是取代反应和合金化的反应，可以看出来，这里面很清楚的形成了纳米合金，索尼试图把它产业化，由于种种原因停下来了，这个材料有很好的优点，可以快充，比硅材料有更好的循环性能。

前两年我们把它和石墨的材料进行负荷，可以看到当它的尺寸足够小的时候，这个材料展示出良好的稳定性，特别是低温下面，零下20度，石墨还能不能充电，不能充电了，因为我们看到右边的图，就是石墨到零下20度的时候，你给它做充放的时候容量很低。如果是锡的材料，它的复合材料可以满足低温充电的要求。近期的进步，你可以做成很好的材料。你不要做成一个空壳，应该做成实心的壳，充电的时候能够膨胀，放电的时候能够收缩，几十周以后壳还在，可以维持很好的效率，有良好的性能。快充在今天也是很重要的话题。

用合金材料会碰到一个问题，首次容量损失比较大，上面的小红点是第一次，那么多的锂充进去，到后面才能把70%的锂释放出来，这里面有没有补偿的可能性，损失这么多锂怎么办？这里面可以用一些简单的办法去补锂，比如硫化锂，做锂电池的就知道，容量很高，少量的硫化锂，比其他的都要高很多。把这种材料做起来以后做成碳的复合材料，把它加一点碳就有活性，大概有1000多毫安时每克的容量。把这种材料涂到电极上面，这边是拿磷酸铁锂做例子，第一步拿来补偿，石墨10%的容量损失。大家说我们不关心石墨，我们现在做硅碳，硅碳的情况怎么样？石墨的电池刚才讲了，10%多给你补回来了，换成硅碳也可以这样做，你算好了，把正负极的比例，活性的容量的比例设成1：1，这种情况下，你加上合适的硫化锂，如果没有补锂的材料，我们知道硅碳的负极一次、一次容量损失，会让你的电池容量快速下降，但是加了以后，200周，几乎看不到变化，当然还有其他的好处。时间关系不细讲。

这些问题是可以解决的。在高倍率下也有更多的性能。

材料在进步，大家在想办法，电池结构还有没有创新？大家知道小圆柱的也在跑，方型、铝壳也在做，软包的大家也在做，也有一些创新。大家嫌18650太小，把它变长、变粗，变成21700。各有各的特点，车子做了不少。18650做的，软包做的，这个更紧密一点，方壳电池做起来的电池包。国家做了一些标准老推不下去，是因为尺寸太多了，想把尺寸减下来，各有各的说法。很多年前我们想，除了在北京做材料研究，我们在这附近几十公里的南沙在做工艺和装备的平台，想改变电池的设计。这里面做的事情可以给大家汇报一下。方壳电池，因为对动力电池来讲，方壳电池还是占最大的比例，不管其他的同行有多少不同的意见，我个人仍然认为方形铝壳的电池具有最强未来的竞争力，我想在液体的锂离子电池这段，将来到固体再讲固体的事情。

大家普遍喜欢卷绕结构，国外比较多的是两头传件的结构，国内比较多的是一头的双接饵的结构，纯接饵的结构，导流和导热效果会更好，制作的过程更复杂。国内多采用一头的两个窄接饵的结构，导流、导热会差很多。不信可以看看它的电池，拿红外的相机拍一下，那个地方是最大的。看到这些问题，就想到创新，我们推叠片的结构，为什么推叠片结构？因为环绕在两侧还是有硬伤，可靠性在长期寿命这边还是有缺陷。叠片大家都知道，在设计上要考虑，正极电导比较低，就要采取宽的接饵，把它整个跟客体焊成一体，解决它的导流、快速导热。负极是因为纯的电导本来就很高，涂上石墨，电导更高，半接饵就能解决问题。这样做下来，你工作的电池就找不到热点，就接饵那个地方不再是一个热点。还有一个好处，热可以快速的导出来，导出来之后可以做非常致密的Pack结构，这种Pack结构的好处是热靠金属给它导出来。咱们学过初中物理就知道，气体导热是最慢的，软包拿小风扇摇，不会很快导热，液体的稍微好一点。但是最有效的是金属固体的导热。把它做成有效的设计，就做成致密的Pack结构，就可以和它比能量密度，现在在很多应用的时候，这对很多车辆无疑是重要的。但是三元和磷酸铁锂还是咬着。大家都讲三元，所以我每次在会上都要讲几句话。在比能量上，Pack的水平上，两者基本上不分高低，不信就看公告。体积能量密度上，我终于找到了一个机会，我就跟软包的22WH三体比Pack的密度，今天拿90AH的电池比，比它高40%多。所以说密度上你是可以赢过它的，所以做铁锂的人还可以高一点。

随着负极技术的进步，今天商品化铁锂的单体是180，整车的电池包是150，我想很快会奔着160、170去，还有进步的空间。这是讲的材料技术的进步。制造这块也有进步的机会。

虽然我还没有看展会，买各种设备的都有了，今天怎么突破，最后做出电池，这里面有没有可变的空间？我们也在思考这种问题。很多人不愿意做叠片，主要是觉得卷绕容易，切片很麻烦，怎么解决切片问题？差不多5年前就在思考一个办法，机械式的切片，磨损很厉害，噪音很大，尘土飞扬，这个问题怎么解决？工研院开发了激光的飞切技术，激光是一束光，做成需要切割工件的形状。这样做下来的结果，你可以快速的运转，你不需要停顿的情况下，一片、一片切下来，所以现在是一分钟切200片，而且没有噪音。毛刺非常少，而且不需要每切10万片就修一次毛刺。这个技术已经转让给企业，形成标准化的设备，运作得非常之好。

焊接，这是另外一个激光技术。过去激光头是聚焦在焊点的位置，现在要让它摆动起来，过去聚焦到一个位置，你稍微有点偏，你的焊接效果就会比较差。摆动起来不仅仅让它有一定偏差还可以焊接好，更多的还是有扰动效应。我后面会讲这个结果。能够减少气孔。这种焊接的技术用到全自动的焊接上，它用到这种设备上面就能够实现更高的质量，更少的气孔。这是拿CT做的。同样在工研院的平台上，我们可以看到有这种精密的分析设备，可以分析到焊接的效果，也可以分析到电池的结构，在北京有更多的分析设备，现在开放给行业服务。欢迎大家一起努力，我们能够把电池做得最好。

一定是安全第一，寿命第二，其他的东西往后摆。这是我想和大家分享的内容。谢谢大家！

提问：关于硫化加锂，锂放上去上面还是有一部分硫，对你的自放电有没有影响？

黄学杰：碳酸脂里面硫的溶解度很低，第一周过去以后，硫留在正极里面了。

提问：你能不能评价一下后电极，现在100个微米到150微米以上，你一直谈怎么增加容量，现在我把电极做厚一点？

黄学杰：这有两个条件，一是倍率和低温性能能满足应用的要求。二是你这个极片厚了以后还有足够好的质量。三是做卷绕的人不能做厚电极，因为做厚电极一定是叠片。

提问：您的激光切割，以前公司的激光切割有很大的问题，激光把底下的金属片熔掉，就会在岔口上有融的小珠子。

黄学杰：这是过去的激光，波长比较长，频率比较低。现在波长越短、频率越高，热效应基本上就不明显了。

（根据速记整理，未经嘉宾审阅）