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全球顶级锂电科学家吉野彰/西美绪/Jeff Dahn/ Jean-Marie Tarascon

北极星储能网  来源:电池中国网  作者:金东  2019/5/20 9:20:32  我要投稿  

北极星储能网讯:动力电池可以实现高能量密度和安全性兼得,关键是在设计和材料选择上要很小心。这不容易,但是可以做到。”加拿大科学院院士、加拿大达尔豪斯大学教授、国际著名电池研究专家杰夫·达恩(Jeff Dahn)在LBIS2019第四届全球锂电科学技术研讨会暨第九届华南锂电论坛上接受电池中国网专访时表示。据悉,杰夫·达恩通过精确限定镍钴锰材料中镍的含量,使三元复合正极材料成功实现规模商业化,杰夫·达恩也因此成为业界公认的三元材料技术真正的开创者和发明者。

对于如何提升能量密度问题,商业化锂离子电池创始人、查尔斯·斯塔克·德雷珀工程奖(工程学界最高奖)获得者、前Sony高级执行副总裁兼首席技术官西美绪(Yoshio Nishi)向电池中国网表示,其中一个途径就是开发更高电压的电池。“电压提高了,能量密度就相应提高,这就需要开发出新的电解质来承受更高的温度。”他解释道。

西美绪表示,目前很多人在开发承受4.2–4.5伏电压的电解质,不过这很有难度。比如在4.5伏左右的电压承受力下,负极材料与正极材料会膨胀或者收缩。当锂电池充电时,电解质会膨胀,放电时则收缩。如果是固态电解质,它与负极之间的接点就会断开,这样电池就失效。当锂电池充电时,正极材料也收缩,接点断开。所以在固态电解质、正极材料、负极材料之间保持接点链接,是一个难点。

法国科学院院士、英国皇家化学学会会员让-马力·塔拉斯科(Jean-Marie Tarascon)则表示,对于电池的负极,目前使用的通常都是石墨等单一材料,接下来可能生产复合负极材料,比如加入10%的硅碳材料。他预测,下一代电池应该会用到硅碳材料,以最大化提升能量密度。杰夫·达恩也认为,“硅碳负极材料有助于提高能量密度,生产更轻更小的电池,比目前材料有更广泛的应用前景。”

让-马力·塔拉斯科还认为,软包电池能够用于所有形状的电池包,当在设计隔板(gusset)时,不用考虑电池适应性问题,软包提供了这种集成上的便利性。软包电池有几个优点:首先,相对于圆柱和方形电池,它的耐热性更好,目前不需要冷却系统。下一代软包电池可以有冷却系统,提升耐热性能,这样安全性更高。其次,从能量密度和成本的角度而言,未来软包电池将更有市场。

对于如何保障电池的安全,西美绪认为,电池保持低温环境是非常必要的,最好保持在60摄氏度以下。另外过度充电也是一个问题,在高电压的情况下过充电容易引起着火事故发生。所以,低温环境和避免过充是电池安全的重要保证。

高能量密度和安全性是动力电池性能的重要指标,而有效降低成本也很关键。锂离子电池发明者、查尔斯·斯塔克·德雷珀工程奖获得者、旭化成株式会社资深会员吉野彰(Akira Yoshino)表示,降低电池成本,一个办法是使用新型原材料;另一个办法就是增加电极厚度,能够减少隔膜和集电极的区域,同时也能够提升能量密度,目前有许多针对增加电极厚度的研究。“这种一增一减是一种理想的技术。”他总结道。

对于未来的技术路线,这些接受电池中国网采访的大咖普遍认为固态电池是主要方向,但是离商业化还有一段距离。

塔拉斯科表示,当前业界对固态电池很热心,纷纷谈及其能量密度高、安全性好。不过固态电池仍然有不少技术瓶颈需要突破才能实现商业化。塔拉斯科判断,“即使到2025年,固态电池的大规模生产也不是那么容易做到。我认为至少还要10-15年才能应用。”吉野彰也持同样的观点,他认为固态电池是下一代电池的希望,商业化应用尚需时日,大约需要10-15年时间。


原标题:专访:全球顶级锂电科学家吉野彰/西美绪/Jeff Dahn/ Jean-Marie Tarascon

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