中国储能网讯：2021年由湖南省工业和信息化厅、湖南省商务厅、长沙市人民政府、中国化学与物理电源行业协会联合主办，100余家机构共同支持的湖南（长沙）电池博览会暨首届中国国际新型储能技术及工程应用大会在长沙圣爵菲斯大酒店召开。此次大会主题是“新储能、新动力、新发展”。
会后，为了能让参会代表有更深入的行业交流，小编经过演讲专家本人同意和审核，将演讲专家的速记整理如下：
李荐：非常高兴有这个机会来向各位同仁做一个交流和汇报。我的演讲题目稍微有点改动，根据内容稍微改动了一点，正好我也是最后一名。前面专家都讲得比较精彩，工作做得比较扎实，用的时间比较多，到我这儿时间相对有点紧张。前面我们也听到很多专家各种新的电池，王教授的氟离子的，还有铁液流的，很多新的电池不断地涌现，是不是给我们锂离子电池留的时间也不太多了，所以各位同行们，还是要努力。
我今天讲讲我们做的一点工作。大家知道安全性一直是电池行业非常关心的，自从有锂离子电池以来，安全性就不断地被提出，被重视，而且在中间还经过一些反复。特别是近几年以来，三元电池由于它的能量密度高，在车上追求能量密度，用了很多，后面安全性不断出问题，有了这个反复，提醒大家把安全性放到了更加重视的层面。我今天主要是对三元这块的安全性从它的角度来介绍一下我们做的工作。
背景我不展开讲。简单来说，电动汽车随着三元用量的增加，出现过许多的问题，当然不是说磷酸铁锂就高枕无忧，只是出事的概率要小于三元。这是实际的一个情况。
对于锂电池来说，已经有很多关于研究方面的报道，为什么会出问题？在安全性方面，把它最后归因的一个结果叫热失空，前面有一个是叫酝酿期，中间是加速期，最后是爆发期，总之这三个期就构成了电池，特别是锂离子电池不安全的一个路径。
为了解决安全性问题，同行们也做了很多工作，简要回顾一下。现在的三元特别是发展到高镍三元以后，安全性就更加突出了。为了解决高镍的安全，可以说同仁们也想了很多办法。目前，三元特别是高镍，由于它的能量密度高，在一些追求行驶里程的车上有不错的应用。车毕竟要跑路的，行驶里程长是它一个普遍的追求。高镍由于安全问题更加突出，现在成为了它在车上的一个最大的应用障碍。
已有的这些方案，我大概总结了一下：有从材料层面的，有从电池设计方面的。比如涂层，隔膜上做一些涂层，如涂氧化铝，隔膜就不那么容易收缩，大家知道PE隔膜的熔点135℃，PP的165℃，超过这个温度隔膜就会发生大面积的收缩。隔膜如果收缩了，自然正负极直接面对面，亲密接触，直接短路，所以隔膜要阻止它收缩，怎么办？涂陶瓷，或者甚至用一些胶性的东西它与极片粘在一起，不让它收缩，这是隔膜，现在也在用。极片涂边也是一个办法，这是CATL将陶瓷粉涂极片边缘上，因为边缘相对可能有毛刺，容易露出来毛刺扎破隔膜，造成短路，所以极片涂边，涂氧化铝，有利于提高电池安全性。
还有电解液里加阻燃剂，前面有博士介绍添加剂，好像没有提到安全性阻燃这一块，阻燃性添加剂也是电解液中非常值得关注的一个方向。电解液的阻燃剂也有非常有效的，今天不是这个主题，就不展开讲。
还有是材料的混用，为了在安全性还有电性能以及成本之间取得权衡，比如三元里头811加点111，或者加点523，它能量密度还比较高，但是安全性能有所改进。甚至加锰酸锂，在性能、价格、安全性这方面取得权衡，我把它叫做材料混用。
还有是固态电池，前面很多同仁讲了，固态电池是解决安全性的一个终极手段，大概是这个观念。这也很有道理，因为没有可燃的东西，它怎么烧？烧什么？没东西可烧了。如果是固态电解质用氧化物，它本来就是氧化物，没东西可烧了。如果固态电池负极用金属锂的话，又有东西可以烧了，那是另外一回事。总的来说，固态电池也是解决安全性的一个比较重要的手段。
材料方面想的招就更多了，高镍三元做成梯度化，外层包111，内层811，来弱化安全问题。还有将三元材料表面涂层，涂氧化铝等材料，提高它的安全性。等等。
这里头同行的工作不非常仔细地讲，总之有做梯度的，梯度有些工艺还是相对比较复杂，它的一致性控制也有一定的难度。最后还有在上面涂聚合物的，在三元材料上面做聚合物层，这有安全问题，温度高的时候，它可以聚合，来阻止锂离子的通过，达到一个提高安全的目的。
围绕着三元的安全性，我们做了这样一些工作。
第一个，也是做一种包覆，但这个包覆跟同行的有点不一样。我们找到了一种有机材料，这种材料能在高温下由室温的导电变成高温下不导电，差值很大，能让材料在高温下变得绝缘，通过这样的方式来阻止三元材料。比如说它里面有很多电放不出来，来改善安全性。这是具备热关断功能的一种涂层，后面还会介绍一些。这个不但对安全性有帮助，我们测试的情况来看，对三元的循环寿命也有很正面的影响，这是一点意外的收获。
方案二，我们做了一个集流体的工作，因为我们团队对集流体做过比较多的工作，包括涂覆碳层，或者是长碳层，我们在这方面有很多年基础，而且有产业化的企业，所以我们对集流体比较关注和了解。我们在集流体上做了功能涂层，这个涂层有两方面的作用：一个是在温度升高的时候，电池出异常的时候，它可以迅速地由导电变得不导电，变得绝缘，有点像保险丝。还有一个也是意外收获，这个功能能达到什么效果？能在电池如果发生过充的时候，比如充电器坏了，控制电路坏了，发生过充的时候，它也能够由导电变得不导电，变成绝缘，达到这两方面的结果。总之从这些情况来看，都能够对三元电池的安全性有个非常正面的改善。我们把这个统一称为智能涂层，它能根据温度改变它的导电性，根据它所处的电位改变它的导电性，有点类似智能的效果。
简单地介绍一下我们的情况。普通的锂离子电池是在电化学和安全方面权衡，我们的智能涂层既能让电化学性能提升，特别是三元的寿命有明显的提升；第二在正常温度下几乎没有什么影响，不会对电池的性能造成负面的多大的影响。同时，寿命还有延长，能阻断溶剂对三元材料的溶解。在出异常的时候，比如温度升高的情况下，可以起到热关断，以及刚才说的过充，电压高的时候它能变成一个绝缘体这样几方面的功能。
我们设计的这种材料在常温下导电性非常良好，到110度导电性急剧下降。它是通过一个手段，我们把它包覆在811上面，以811作为例子，后面会介绍。然后做它的各种测试、各种研究，测它的安全性能，发现在高温下原来室温导电会变得不导电的效果。
它的制作过程是这样的。首先是一个有机的化学合成，它是一个有机材料。合成的这种材料还能溶于有机溶剂，溶于溶剂以后，和811混合，我们通过手段能够让有机材料带上与811相反的电荷，这样在它与811混合的时候，能够通过一个静电自组装，很均匀致密地包覆在811上面。这是它的制作过程。
这是一些微观检测手段（如图），表明包覆上了，并且包覆得比较致密和均匀。这是电镜的结果。
我们在室温下对比了包覆和不包覆811的，做成电池，对比它大量的数据。比如电化学循环，充放电。最后充放电的情况来看，包覆的效果非常不错，最上面一排是效率，下面在我们相同的条件下，容量剩余92.3％和72％，72％是没有包覆的，92.3％是包覆了的，所以对寿命还有很正面的影响。
左上角是扫描电镜图（如图）。我们发现通过几百个循环以后，包覆了的材料它在循环多圈以后，它的碎化现象明显减轻，这是它的一个好的效果。右下角的图是我们X衍射的一个局部图，这说明包覆了以后，通过多个循环，200个循环，材料的晶格数变化很小。包覆的和不包覆的这两个差距比较大，这是它的一个优势。右上角是XPS的一个结果，同样的也说明相同的问题，包覆以后它的材料电化学性能更好。
这是我们测的它的安全性。在没有包覆的情况下，在110度的情况下，大家看这个材料就进行了关断，如果没有包覆，这个容量不会下降，仍然会放电，造成电池会大量的发热。但是室温下充满，然后到110度，保温一小段时间，然后容量就大幅度地下降。大家可以看到110度的时候，几乎没有容量了，是这样的一个情况。这是通过一些理论计算来说明包覆在掺杂了六氟磷酸根以后，导电性大大增强，如果掺杂了以后，它会脱嵌，导电性会大幅度地下降。这是原理上的一个计算。
这是前面包覆材料的小结，说明对材料的安全性能有提高。第二个，对电化学性能也有提高，寿命明显地延长。我们前面提到集流体，我们在集流体上做了涂层，用的是和前面的一样的材料，那是包覆，这是做涂层。左边的是铝箔，中间是涂了涂层的，然后最右边上下两个是粘了811材料的，上面是表面的，底下是断面的，这表明了这个层其实是涂的很薄一层。我们通过一些分析，表明这个涂上去以后是非常均匀的，底下是涂的，上面是没有涂的，因为材料是含碳含硫的，从碳和硫分布可以看到它很均匀地包覆在铝箔上面。
这个图是这个意思（如图），上面是普通的铝箔做集流体的，前面几个循环是小电流的，后面电流大一些，专门有意地做了几个过充。把电池充到5伏，如果是普通的铝箔电压降回来后没有什么变化，仍然是一个可以正常充放电的电池，说明普通铝箔没有过充保护作用，这在实际应用过程中可能会造成电池安全性的问题。如果我们包覆了的做了涂层的铝箔，如果有过充，发生一次过充以后，后面电池就没有电了，它就再也充不进去了，好像保险丝断了，就能够阻止电池出现了过充后还继续用，导致后面一些安全问题的产生。这是一个实验结果。这是普通铝箔集流体电池经过多次过充，没有被保护，安全危险很大；这是容量的变化，大家可以看得到。有智能涂层的铝箔电池过充后一下子容量会掉下来，没有容量。
我的工作就向大家做这些简要的汇报，谢谢大家。
