中國儲能網(wǎng)訊：9月24—26日，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會聯(lián)合200余家機構共同支持的第十屆中國國際儲能大會在深圳鵬瑞萊佛士酒店召開。此次大會主題是“共建儲能生態(tài)鏈，開啟應用新時代”。 來自行業(yè)主管機構、國內(nèi)外駐華機構、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構等不同領域的1621人參加了本屆大會。本次大會由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會、中國科學院電工研究所儲能技術組和中國儲能網(wǎng)聯(lián)合承辦。
在25日下午的“新型儲能技術及應用 ”專場，南京工業(yè)大學教授吳宇平分享了主題報告《高安全電化學儲能體系的探索》。會務組對發(fā)言人的演講速記做了梳理，方便大家會后交流、學習，以下是速記全文：
吳宇平：大家下午好。
這是我們實驗室的愿景，我們希望知識可以解決能源和法律方面的問題，享受生活。我們南京工業(yè)大學工科比較強，希望能夠為社會培養(yǎng)人才。
這是我們團隊，目前我們團隊有5個教授、4個副教授和6個講師。算是儲能方面比較大的團隊，我們也有機會跟企業(yè)交流合作，積極共同作一些事情。
大家對鋰電池非常熟悉。但是為什么有鋰電池？要了解為什么有鋰電池的原因，就必須不僅知其然，更要知其所以然。
1800年伏特發(fā)明了電池，拿破侖非常高興，所以把伏特這個小老百姓一下變成貴族，這也是電化學史上第一個從平民到貴族。當時采用水溶液體系，就如同人類的起源一樣，電池也是起源于水。
為了提高電池的能量密度，必須采用新的負極材料。二氧化錳等正極材料在水里非常穩(wěn)定，但是鋰比較活潑，如同火一樣，容易燒起來。二氧化錳在水里非常穩(wěn)定。我們知道水火不相容，這種電池作不出來的。如果我們把水換成容易燃燒的有機電解液，有機電解液屬于火的屬性，這樣就可以相容了，得到了高能量密度的鋰電池。但是，電池就像人一樣，火氣旺的時候需要把火氣的問題一步步解決。把鋰電池火氣旺的過程一步一步解決，就得到了容量高的鋰電池。
1994年我們在國內(nèi)比較早地就開展了鋰電池材料的研發(fā)，例如改性天然石墨是國內(nèi)第一款循環(huán)壽命超過500次的天然石墨負極，我們也作了三元材料，并且避開了3M公司知識產(chǎn)權的保護。為了解決鋰電池火氣旺的問題，讓它火氣沒那么旺，我們加入了阻燃劑，取得了良好的效果。
小電池的火氣解決了，電池大了以后，同樣有火氣旺的問題，包括特斯拉也解決不了自燃的問題。鈦酸鋰很安全，但還是會燒。最大的問題是為什么燒？我們可以從為什么有鋰電池的過程找到答案。把電解液換成了易燃的東西，因此有了鋰電池，正是因為這個易燃的有機電解質(zhì)，才有了安全的問題。前面嘉賓提到加入磷酸錳鐵鋰也可以提高安全性，核心安全是什么？易燃的隔膜和電解液。日本豐田研究所的研究結(jié)果表明，如果液體鋰電池產(chǎn)生的能量是100%，固態(tài)鋰電池則只有20-30%ALIB，甚至降低到16%。說明核心的安全問題來自于電解液。鋰電池的市場很大，怎么辦？為了進一步提高安全，能否把電解液跟隔膜連接在一起。結(jié)果表明，凝膠隔膜是個有效的解決方案。2003年開始凝膠隔膜的研發(fā)，包括制備方法、孔隙率的控制、復合材料。例如與玻璃纖維氈、無紡布和纖維素的復合，我們均是世界上最先報道的。
凝膠隔膜的鋰離子導電率與液體電解液在傳統(tǒng)隔膜中差不多。組裝成鋰電池后，具有良好的安全性能和電化學性能。例如采用3G凝膠隔膜在2C的充放電性能與2G陶瓷隔膜不相上下，但是在安全方面具有良好的優(yōu)越性，滿充是4.4V，在高溫短路、針刺和跌落測試方面，均明顯優(yōu)于2G的陶瓷隔膜。對于手機電池而言，盡管比較小，但是沒有作好它就是個炸彈，在跌落和高溫短路測試時就發(fā)生了爆炸。
當然，隨著鋰電池能量密度的不斷提高，火氣更旺了，也就必須不斷把火氣旺的問題予以解決。我們有了1G拉伸隔膜、2G陶瓷隔膜、3G凝膠隔膜以后，4G、5G等隔膜也必須研發(fā)。希望在大家的共同努力下，保持我們隔膜的世界領先性。
前面談到鋰電池，我們不斷將鋰電池的安全性進行提高，能否換種思路把鋰電池的安全性也提高？因此，我們開展水鋰電方面的工作。水鋰電的英文術語ARLB是我們在國際上第一個定義的，得到了國內(nèi)外的學者的高度認可。
水鋰電的故事是加拿大科學家首先發(fā)明的，我們國內(nèi)學者也要實事求是。我們是國內(nèi)第一個開展水鋰電研究的。2007年發(fā)表第1篇文章以來，我們就堅定地認為，鋰電池“跑”到水里面，不是“可能”，而是“肯定”是一條思路?？萍际堑谝簧a(chǎn)力，科學在前面，技術在后面，從科學探索到最后的產(chǎn)品，成功的概率本身就不到1%，這也是許多科研成果只能擱在書架上的客觀規(guī)律。
在中國創(chuàng)新并不容易的事情，我們通過四年的努力，終于獲得了國家自然科學基金委第一個有關水鋰電的科研項目，后來又獲得了國家自然科學基金委第一個有關水鋰電的重點項目。
我們在第一代水鋰電方面，將正極材料的倍率性能、容量和循環(huán)性能得到了明顯的改善，并構筑了新的第一代水鋰電體系，首次提出了“充電可以象加油一樣快”的概念。當然，從概念的提出到實現(xiàn)可能有很長的路要走。
在此基礎上，我們結(jié)合我國的五行學，采用水-木相容、木-火相容的原理，構筑了高能量密度的第二代水鋰電。
為了進一步提高能量密度，我們能否回歸到經(jīng)典。伏特最先有關的電池，就是簡單的氧化還原反應，不采用氧化還原反應+嵌入反應。根據(jù)此原理，我們采用LiBr水溶液，構筑了更高能量密度的第三代水鋰電。后來，國外學者借鑒我們的理念，制備了無貴金屬的Li-BrCl電池體系，這也是特斯拉說的無鈷電池中的非常重要的一種，這三種元素均可以從海水中回收，因此特斯拉宣稱，今后電池材料就直接來源于海水，其主要原因就來源于此。
汽車有很多種，有QQ、桑塔納、帕薩特、奔馳、寶馬，三元電池起來后，其他電池就沒有市場了嗎？LiFePO4照樣有它的市場。當然，水鋰電除了第一代、第二代、第三代外，能否研制出能量密度更高的第四代？答案是肯定的。
謝謝大家！
