今天这个报告主要是两个目的，一个是在富锂锰极的一个进展，我们也希望通过这个报告可以跟大家进行深入的交流。我也希望无论会场上也好，无论是会后也好，大家可以一起去交流、去探讨各种问题，我们怎么样去推动富锂锰极，高能量密度电池研发的一个进程。

　　整个报告会分成三个部分，首先来讲一下，大家都知道，电动汽车的续航里程跟动力电池的能量密度息息相关，燃油车一般加一起油是500公里，这个是时间300瓦时公里以上的才是合适的。

　　我们在2010年的时候，基本上已经制定了未来几年的规划，包括正负极的一个原则，我们实验室也是按照这个思路在走的。

　　下一代电池是什么？正极为富锂锰极，负极用硅碳负极。这样可以做到300瓦时每公斤以上。我们现在根据动力电池的模型，我们设定的硅是200。我们可以看到，采用富锂锰极正极材料，锂例子电池的可以达到400千万时每公斤以上。

　　这几年富锂锰极引起了很多人的关注，从90年开始到2015年为止，最早是1991年的时候提出来的，我们可以看出来从91年到2015年我们经过了25年左右的时间，我们从容量来看从200毫安时每克提高到320毫安时，我觉得这个进步也是非常明显的。

　　我们实验室是干什么的？我们最早是从2009年开始布局这个富锂锰极。我们也发表了一系列的文章，最近我们也把这个文章进行了一个总结，我们会发现，我们的工作分成四个阶段，第四阶段我觉得还是比较粗暴型的，是在材料的制备上面，第二个是组分的优化，第三是基理研究，第四是表面感性，我们现在是在做表面感性跟体相感性，这样去解决材料上一些根本的问题。

　　以前很多人问我富锂锰极正极材料的容量很高，原因是什么？现在已经研究的比较清楚了，他们一般聚焦在氧的行为上，上一次讲得非常清楚，主要还是跟氧化还原有关。

　　我们实验室把三元等材料也做了一些比较。

　　这个概念对常规的正极材料是一个非常好的思路，我们常规的可以看到，这个是红色的部分，这个是常规的正极材料，包括像锰酸锂、三元或者是高镍，这是常规的，它是利用了过度金属的氧化还原。这个氧是穿越了氧化还原以后我们也可以看我们在原有的正极材料的基础上我们可以有一个扩张，既可以利用氧，又可以利用过度金属的氧化还原，如果更长远一点，我们可能会去考虑进一步去利用氧的容量。

　　这里面大家可能关注到了一个锂氧比，做到120毫安时每克是差不多的，高镍可以做到200毫安时每克，这例如的锂氧比是1：2。

　　最近我们也可以关注到，锂氧比是4：5的时候，它是可以做到355毫安时每克。未来的话，我相信这个容量还会更高，从基础研究的角度来看。

　　如果你要做基础研究，我们可以追求更高的锂氧比，你要利用这个氧的话，里面还是有很多的问题在里面，我们还是要做一个中间状态，我们更倾向性的去选3/5，或者是2/3的比例。

　　刚才讲了这么多富锂锰极正极材料的优点，但是我觉得它的缺点也是非常明显的这里面非常关键的一点，就是锂的行为到现在为止我觉得研究的还非常不透彻，这个也导致了很多的问题，比如说首次效率比较低，电压筛减，这也是很多人比较关注的一个问题。

　　在使用化过程中大家非常头痛的点就是压石密度，我下面主要还是围绕这几个缺点来谈一下。

　　首先讲一下首次效率跟规律性能。首次效率最早是2007年的时候提出来的，认为是氧的损失造成了这个首次效率。但是我们在测试的时候，我们发现把电池放在50度的时候测试的时候，它的首次效率其实是可以做到90%的。我们认为绝对不是氧的损失造成了首次效率，我们更倾向的认为是锂进入到锰氧二里面影响了它首次效率。

　　这边由于时间有限，我主要是讲一下我们做的比较有典型性的两个案点。第一个是用水溶液处理的方法，我们可以看到，我们可以通过水溶液的方面可以非常简单的调控它的首次效率。

　　第二个是用气股（音）界面来做，我觉得这个也是非常难的。我们会发现在表面上有锂氧空位以后，它的首次效率和容量也得到了大幅度的提高，这里面非常明显的一点，是可以从276提高到300以上（容量提高）。这个55度的循环稳定性会更突出。另外，我们也做了原位的DEMS，我们发现氧空位以后，氧气的释放量也好，二氧化氮的释放量也好，它会得到一个大幅度的抑制，我觉得对电池的安全性还是很有帮助的。

　　第二讲一下压石密度。我们这边列举的现有的一些正极材料的压石密度，我们可以看到这个富锂锰极的压石密度是非常低的，磷酸铁锂是被认为压石密度非常低的一个材料，仅仅比磷酸铁锂高了那么一点点，我觉得原因是多方面的，一个是锰的元素，真实的压石密度也不高。我们前期出了很多种方法，比如说氧化硼，但是它会吸收很多氧化比的容量。

　　左边这张图是非常常规的，做成100到200纳米，如果是做成文章的话，我们可能会追求更小，我们要做产业化的话，我们的思路是不一样的，我们是希望可以把这个颗粒做的更大一点，做成一个微米、两个微米，但是要做成一个微米、两个微米的话，这里面有很多的问题，要把这个层状材料进行单层的加热我觉得是不行的，要从制备方法上进行改变。

　　颗粒大了以后一定会牺牲一些放电比容量，我们要把颗粒做到，通过两步烧结的方法可以做到一个微米到两个微米。

　　我们可以看到，红色的就是刚才做到的，颗粒做大以后它的容量确实降低了，可以降到217毫安时每克，如果你的容量不行了，我觉得这就不是什么富锂锰极正极材料了。我们要经过表面感性以后，我们发现它的容量会得到大幅度的提高。我们这个还是在初级阶段，我觉得这个已经足够了，我们从趋势上可以看到，它的放电比容量确实得到了一个比较大的提升，而且规律性和循环性表现的也非常不错。

　　3、讲一下电压筛减

　　关于电压筛减的我就不过多去展开了，大家都已经基本上形成一种共识了。

　　我们研究的是什么？到底是放电有影响，还是充电有影响？这个是我们非常关注的，我们通过一些表征以后，我们会发现放电的截至电压对它是没有任何影响的，但是充电的影响是非常大的，特别是在大于4.5伏以上充电的时候，这个电压降的是非常明显的，只有在4.4伏的时候这个电压降的是不明显的。

　　过渡金属的扩散它只有在电压高于某一个活化能的时候才会产生。

　　基于这个想法，我们就想，在前面的时候火化一下，在低电压下循环。从投射电机上我们也可以看到，你在4.6伏循环的时候，这个尖晶是占主体的。

　　我们也测了电压筛减和容量筛减，在前期火化的情况下，这个电压价确实会得到非常明显的抑制。我们可不可以换一种角度？让它快速的形成尖晶，我们可以从曲线上看出来，我们可不可以用化学的方法来做？

　　这个是我们通过调控和尖晶和成状相的一个比例来看的，容量没有降低，基本上和原始材料是比较接近的，电压价也得到了非常明显的抑制，这个也是给我们自己一个思路，就是怎么样提高抑制电压价。

　　我们整个工作是从2013年到2015年，在电瓦性能上我们也得到了不断的提高，我们也解决了很多的关键科学问题。这个是我们的生产线，这个是中石样品的变化性能。我们也成立了一个宁波富理电池料科技有限公司。

　　在这里再讲一下锂离子电池。我们这边采用了负锂跟石墨负极，我们可以看到这个规律性能应该还是不错的，但是这个跟电池的放热有关，所以规律性不是很准。如果在4.4伏下循环的话，它的循环性是非常优异的，可以做到5、600次都没有问题。

　　我们从电压筛减的方面来看，随着循环的进行，它的电压筛减基本上是趋向于平和的。

　　我们也做了硅碳600进行配比。我们最近跟物理所提供了硅碳负极，我们是第一次做，我们发现正极会涂的比较厚，导电性比较差一点，所以我们在这方面也在继续优化电极的设计。

　　这个结果基本上也是比较符合我们当初设定的一个预想。

　　未来我们还是需要去进一步提高它匹配的电解液、硅碳负极还有隔膜等等，我们还是有很多的工作需要去做。我们也相信，未来采用这个富锂锰极和硅碳负极可以实现300瓦时每公斤以上的能量密度。我们让这个电动汽车跑500公里已经不仅仅是一个梦想了，相信在不愿的可以实现的。

　　最后，非常感谢大家，谢谢大家！

 

 

　　提问：非常感谢夏教授做的这个精彩的报告，您怎么看待不低于300瓦时每公斤的这个电池？

　　夏永高：非常好的问题，我觉得实现300瓦时每公斤的，NC跟硅碳金配比，我觉得也是其中的一条路径。

　　提问：我有一个问题，富锂的材料还有一个缺陷，就是动力性不是很好，你们在这方面有没有什么改进或者是什么想法？

　　夏永高：我们还是有自己的一套思路在做，这些东西不方便在会议上去交流，我是希望把它做的更好的时候再去进行交流。

　　提问：夏教授我想问一下，咱们这个电池300瓦时每公斤那个电池，有没有随着循环的一个增加，我们看它能量密度变化的曲线？

　　夏永高：1860电池，我们是做过的，能量密度确实会下降一些，但是现在我们基本上可以慢慢去解决电压价的问题了。

　　提问：夏教授您好！刚才您上一页幻灯里讲到，你用了物理所提供的大于硅碳900的材料，可以做到405，这个硅碳材料的容量是多少？

　　夏永高：2500毫安时每克。

　　提问：是国产的，你们已经做的还是计划中的？

　　夏永高：这个已经做了。其实硅碳要做到2500以上我觉得是比较容易的，但是这里面也存在了很多的问题，需要我们进一步去解决。

　　提问：稳定效率？

　　夏永高：这里面主要的问题就是体积膨胀，大家都知道，这里面还是有很多问题需要去解决的，但是我们要提出一个概念，2500的时候可以做到400，实际上硅碳不需要这么高。