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。美国宾夕法尼亚州立大学王朝阳教授在技术交流会上发表主题演讲。以下是演讲正文：

我想说一下解决用户痛点的动力电池的新技术，之前的演讲嘉宾来自于三星，他们都已经讲到了主要的观点，包括客户的痛点，我觉得新能源汽车已经非常成功，但是我们还是有些问题可以解决。我们现在有些主要的市场，要注意主要的市场。在此，我想要从一个点到基本面的研究和大家分享一下我的研究成果。在这里，我会和大家来强调一些电池方面的创新技术。看一下电动车方面所有可能的创新技术。

首先和大家分析一下痛点是什么，然后会讨论全气候动力汽车的环境实验，我们叫ACB。我会和大家说一下我们的进步。另外会聊一下快充电池，简称FCB。如果我有足够的时间，我还想说一下长寿命的电池，简称LCB。我觉得这三点可以结合起来。最后要和大家分享我们所用的非常强有力的工具，可以用它来更好的帮助我们做研究，叫AutoLion，最后是小结和展望。

这个照片是全气候动力电池极寒环境的试验。我们在不同的平台上都进行了检测。我的PPT有些是中文，有些是英文，我觉得大家都会理解的。

从用户角度而言，他们仍旧有很多体验方面的痛点，比方说续航里程特别短，成本太高，寿命太短。同时太不安全，这些是比较主要的问题，如果在表现而言，它也不是那么尽如人意。我们看一下图片，来自特斯拉，他们从0到100米5秒中达到的速度，这对于电动车而言是非常好的表现。但是这种快速的发展仅仅是在室温或者常规的角度而言，如果我们看到电池的功率，它里面有电阻，它的内组随着温度的降低也在升高，零下20度到30度可能有9倍的电阻，所以整个电池损耗是非常高的。你用真实的充电情况，比方说零下20度是非常慢速的骑车，他们会说车移动太慢，不要着急。另外一个体验是充电方面的问题，一旦聊到快速充电、超快速充电，这个图片是一个产品的宣传图，大家可以看到，他们可以在室温当中进行快速充电。如果在0度以下、10度以下，充电的时间就会极大的增长。

在现实当中，如果有真正的快充，就会比较好，如果现在充电，充电站就变成停车场。对于拥挤的大城市而言，快充确实是比较好的方式。另外可以想一下加油站，加油站并不依赖于外温，我们没有这样的感觉。对于电动车而言，你的充电是对于室温、外温依赖度很高。我们所需要做的研究是进行全气候的电池研究，那就是让电动汽车去燃油车能去的地方，做燃油车能做的事情，我们需要非常一致的开车体验，解决用户体验的痛点，让电动汽车打动化的电池技术。这个技术让你和做燃油车一样的事情。

这样的理念是非常简单的，你会有非常常规化的电池。有镍，有镍铂，连接到正极、负极，就完全可以控制你自己的室温充电。每分钟的充电速率可以达到100-200，它是完全超传统化的技术，而另外的加热的技术是从内至外的，是非常快的。有这样的技术，你可以做很多的事情。当然，你所需要消耗的能量也是非常少的。我们是两年之前发现了，我们在Nature上有些发表。比如零下20度进行自加热，大概只需要12.5秒进行自加热，就可以达到快速充电。零下30度也是30秒下可以进行自加热，加热到电池可以充电。对于零下40度、50度都是这样子的，它是非常简单的结构，但是非常有用。在此，你完全没有等待时间，我们是有这种算法能够看到宽温差的处理是什么样的，如何在相对低温的环境之下去进行充电，然后你在开车的时候，停下的时候，就让电池休息一下。所有的电流就会进入镍铂当中，电池会很快升温。当你开车的时候就会进行自加热，大概达到20摄氏度，会达到日常充电的状态。比方说从0度到20度，大概只有13秒。即使在零下40度，只是在2分钟内就完全可以达到最佳的状态。达到最佳状态的时候，就可以有很好的表现了。比方现在ECB用的LIB，就实现了零下30度80%的室温巡航范围。

在未来，如果能够继续用更多好的能量密度电池，我们可以把比例提升到92%，所以室温不再影响充电。我们要知道加热的过程中，损失的能力还会更少，这是非常简单的技术能帮助我们解决温度敏感的问题。另外，我们还可以做内部功率增强，这条黑色的线是传统的锂电池，如果你用零下20度的例子，比方最开始是零下20度，SOC是100%，用10秒之后，你可以用到的功率很低，你用自加热，在10秒内，内部的温度就从零上10度，SOC变成97%，所以在后来的方面，你的功率和传统的锂电池功率是一致的。这是我们所需要的功率。当然，对于不同的电池而言都会有不同的表现，它可以表现的非常快。就好像是以传统的方式来进行快速的充电，当然，你还可以用一些其他的实验，比方说快速充电。这是非常典型的CCCV算法，我们可以假设室温是T1，我们做快速充电，用自加热的方式提升到T2，我们可以看到它的极化，自有电压也会有些提升，我们可以做CV，在这里看到用CCCV，观察完全一样。如果我们想要改善这种传统的方式，我们要在CCCV之前加一个自加热，在充电之前再自加热，我们有这样的结构，一旦这个电池有这样的方式，我们叫ACT，那就是激活的过程，那就可以去进行自加热，也会把T1到T2的温度一下提升了。你把温度开关关掉，它的温度又回到正常，它在加热的过程当中，温度就是保持在T2，你的电池加热的方式，它的电压就会增强，我们把它叫HCCV，即充电之前进行加热的方式。

这是非常容易的算法方式，可以应用到不同的场合当中。我们可以在任何温度当中进行15分钟保证充电的方式，比方说0度甚至零下50度的温度进行15分钟的快速充电。另外，我们可以看一下前面的变化不太多，其实是在进行自加热。所以它的电压是保持一致的，如果我们从30秒到70秒，这是取决于周围温度，我们也就可以看到它的温度达到理想的状态，我们把这个开关关掉，就可以进行快速充电。如果我们看到总体的充电时间和加热的时间，可能0度是30秒，如果零下20度大概是46秒，这种预加热总体的时间其实就是蓝色的柱子，它和周边的温度差别并不是特别大，从0到负50度这是非常大的温幅，这是我们共同的算法。它的运算形式非常好。

我们看一下它的循环寿命，我们看一下它的基线，如果你做3C的25摄氏度，只要做几个循环，你可以做10度的3NC，可以做0度的3.5C，可以到达室内温度是2500，如果用FCB，可以类比3.5C，这个是0摄氏度的环境温度，我们做这样的循环，我们用红色的点来表示，它的循环的数量在增加。在更快速的充电，极端快速的充电就是10分钟 6C到80%的电量，我们把它称之为极端的快充项目，这是美国能源部提出来的，正在实施。室内温度是20-25摄氏度，我们想加快这样的过程。T2加高的温度是40-60摄氏度。红色的曲线是电池温度的变化，我们需要25秒钟来把它进行电池的自加热，25秒钟，然后把它关掉，做6 个C的充电，能够到达60%，10分钟就可以6个循环，就可以到达80%。这里的温度提升非常小，这给我们展示的是我们的电池性能非常棒，有非常好的性能。当容量到80%，经过6个C，这是我们循环的图片、循环的剖面，经过很多循环以后，大家可以看到电池的温度很快可以下降，一旦快充结束的时候，电芯的温度也可以很快下降，周边的空气冷却也是非常的快。循环寿命可以到3000，我们可以看一下6C充到80的情况，到2.7V，我们可以到1000个循环，每个循环会有300Km，这是非常快速充电的情况。FCB适合所有周边温度，并且保证各种各样的应用场景。

这是极端快速充电的情况。自我加热的结构创造了一个温暖的条件，能够激活最动态的充电倍率，它的性能就可以得到一个非常好的提升。和传统的锂电池相比，它的充电后的温度会有很快的回温，很多人会问，你如何应对这样的循环周期？你的材料暴露在高温当中，有0.3的时间，更多的是周边的温度。电池暴露的时间是0.3到提高的问题，99.7的周边温度。使用了这种技术，我们会有一种新的概念，可以把它变成现实，这就是移动充电车。最早，这个概念是写在纸上，完全无法实现。因为我们有冷车低于10度如何处理，但是FCB的汽车在任何时候都可以实现。

长的寿命周期的电池会超过很多的公里，它可以持续50年，可以转变为1M公里，电池的寿命是超过50年。高能量EV的电池是220-240每公斤的瓦时，现在是三到四千的周期。现在LCB是65-30-15，锂电池是195、90到120，一年后，我们会发布这个技术。我们通过计算，能够实现15，这是非常小的计算。我们需要1500个，我说的是这些数值。

发展非常快，中国的发展令人吃惊。我刚刚说的是高能量的电池是220到240，瓦特小时每公斤，它可以到达三四千的循环。现在对商业化的应用还有很多空间，比如2018年春节前要完成低温赛区的试验，2019年到2020年有示范考核的情况要把它完成。现在FCB的电池是在一些小车上，在公车上进行测试。我们有全面在外部的充电站，这个是72小时，所有的汽车是浸泡在零下40度的温度当中，没有任何保持温度的做法。这种新能源车10分钟就像正常的车一样开走，它的加速赌是每小时0-100公里，同时实现快充。顺丰有很大的队伍来推动这样的技术。

宝马推广的技术，这是全耐候性的电池，是宝马车发布的。

AutoLion3，是由GT公司发布的，来自PE基金，它现在变得越来越快。

总结，我们发现锂电池可以自我加热，非常快，而且非常一致的进行加热，它可以创造一个模式的转变在能源、在电力方面，可以急需到达高的电力，是可期的，是能实现的，而且是可调的，它是快速、均匀自热电池。我们还可以调整它的电化学界面，这样可以通过热刺激打开无限的机会，它是可信赖的。在寿命、成本等等方面都是非常好的。

提问：听上去是很好的技术。如果真的可以落地，那我们都会失业，如何看待未来技术的发展？

王朝阳：非常好。这就是我所想到的，在现实中也要看到，很多东西要落地需要花很多时间，所以我们必须耐心，我们要将实验室的结果变成商业的产品，它是需要花时间的，我们需要做很多的验证、很多的测试，还包括很多的电动车的测试，比如在冬奥会的试运行，我们有很多的电动汽车，很多车跑3-5年才能确定每件事已经确定。作为应用要花很多时间，但是现在确实看到一些早期的技术采纳者，我们现在有更多早期的采纳者宣布他们会采纳更多先进的技术。

提问：这是非常令人印象深刻的描述，这是非常快的一种快充方法，当您说到15分钟充电时间在全天候的充电，这是完全充电的方式吗？第二个问题是自发热的情况是非常低的温度，你会不会产生什么不好的情况？

王朝阳：FCB的循环寿命非常长，我们注意到这方面的剖面图，像SCI膜的情况。一旦你有能力提高内部的电芯温度，我们可以控制温度。我们说的电解质的设计是在低温设计，我们说的是一般正常的电解质应用，并不是低温专门设计的。作为户外的，这似乎像魔力一样，我们有充电相关的数据，我们可以在室外充到100度，这些电解液都已经冻在一起，但是充电过程中，并不是来自于电芯，不管温度有多低，仍然有电源可以让电解质升温。

提问：你是不是会看见第一秒或者十秒出现电伏下降的情况？

王朝阳：我们有一个开关，我们不会触碰任何材料在预加热的过程中，我们有一个内部的加热器，所以不会看到电压的变化。

（根据速记整理，未经嘉宾审阅）