6月20日，由中国化学与物理电源行业协会主办的第十一届“中国国际电池技术交流会”在深圳会展中心开幕。本次交流会以“动力电池和储能电池”为主题，重点关注了电池应用领域。全球50多位电池业界顶级专家亮相交流会并发表了主题演讲，来自50多个国家和地区的800多名行业专家、学者和企业家与会。图为来自美国BNL的Yang Xiaoqing先生在CIBF2014中国国际电池技术交流会上发表主题演讲。
Yang Xiaoqing：
我今天下午将用中文演讲，因为我发现大部分与会者都是中国人，非中国的嘉宾可以阅读我的PPT，因为它是英文的。
我们的工作是用同步加速器的先进表征技术研究下一代电池新型电极材料，目前讨论更多的是复合材料，另外是电压衰减问题，但今天我们将重点讨论关于倍率的问题，因为材料除了有电压衰减问题外，它的倍率也不好控制。另外我还想与大家探讨一下，从结构的角度看复合材料的三种元素，哪一种是制约它倍率差的主要因素。因为每个元素的吸收边可以差很多，如果能够做很好的动态工作，可以知道哪一个元素拉低了反应速度。关于吸收谱，我们首先是做能量扫描，在能量扫描时离吸收边很近的区域变化，可以反应到它化合价的变化。另外，远边对于负电压的变化，也可以反应出一定的信息，比如镍的初始价是四价，锰是三价，远边吸收负电压变化之后，锰会发生变化，给出我们进一步的信息。
下面我主要讲一下动力学方面的问题。恒电流充电只有在它达到一定阈值之后才可以看到。在实验中，我们用恒电流充电，把它反应的电压提高到三个元素的阈值之上，当电压达到4.8伏时，三个元素都可以反应，然后观察它们怎么变化。从时间流来看，亮度也可以体现变化，镍在180秒以后停止了变化，也就是说镍氧化从正二价到正四价只用了三分钟。锢元素用的时间比它长一些，但几分钟后也停止变化。锰元素在800秒之后还在变，这个现象直观地告诉我们，在这三种元素中真正对倍率起作用的是锰，它是导致后退的主要因素。因此我们可以得出结论，我们在设计材料时，如果需要高倍率，就需要减少锰的含量。
在333，433，532，622，811三元材料中，随着镍含量的增加，电池容量会提高，而安全性能会下降。随着比例变化，电池结构会受到很大影响。锰元素是基本不变的，镍元素从镍2到镍3再到镍4，当镍的含量增加时，化学价会随之增加，镍从正二价变成正三价，本身镍的容量在减小。
我们一般认为速度快的话不太容易形成平衡象，而速度慢的话可以模拟一个准平衡过程。但实际我们的材料有些象只有在高速率下才能很清楚地分出来。这个我们已经注意到了，但还没有做更深入的研究，所以没有完全系统化的解释，但这对于材料应用过程中遇到的问题将会很有帮助。
另外，随着镍含量的增加，它的热稳定度会降低。拿333和532进行对比，我们收取它释放的氧和二氧化碳，然后发现释放二氧化碳的量和形成新的象的温度都降低了。也就是随着镍含量的增加，它的热稳定度会变差。
关于高段位锰酸锂的过程，我们讨论了有序和无序的两种结果，在目前情况下大部分人认为无序象的性能更好。但最近某工作组也在做一些工作，他们认为有序象跟无序象可以做到同样的性能。从原始状态看，有序象里面杂质比较多，造成了它的热稳定性和其他性能变差。因为二价氧化镍使它热稳定性变差，在加热过程中镍被还原使它的热稳定性变差。我们可以明显地看到，有序材料比无序材料的热稳定性好很多。这给出我们信息：不要把全部精力放在无序态的成镍的锰酸锂上，应该花一些精力把有序态的性能进行改善，相对来讲改善有序态的性能是很重要的一条路。
常规的锰酸锂的热稳定性比层状结构的热稳定性好。我们认为掺杂了25%的镍以后，它的热稳定性会更好，实际上这25%的镍会破坏它的热稳定性。所以这样来看，不管是有序还是无序的稳定性都比不掺镍的好很多。它们的结构在很低的温度下就开始有剧烈的变化，所以不管是做材料还是做电池，到高电位掺镍的锰酸锂热稳定性需要认真考虑。最后，感谢美国国家能源部的车用技术办公室对我们工作的支持。
谢谢大家。
(本站原创稿件，如需转载请注明出处）
