6月20日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦的第十一屆“中國國際電池技術(shù)交流會”在深圳會展中心開幕。本次交流會以“動力電池和儲能電池”為主題，重點關(guān)注了電池應(yīng)用領(lǐng)域。全球50多位電池業(yè)界頂級專家亮相交流會并發(fā)表了主題演講，來自50多個國家和地區(qū)的800多名行業(yè)專家、學(xué)者和企業(yè)家與會。圖為來自美國BNL的Yang Xiaoqing先生在CIBF2014中國國際電池技術(shù)交流會上發(fā)表主題演講。

　　Yang Xiaoqing：
　　我今天下午將用中文演講，因為我發(fā)現(xiàn)大部分與會者都是中國人，非中國的嘉賓可以閱讀我的PPT，因為它是英文的。
　　我們的工作是用同步加速器的先進表征技術(shù)研究下一代電池新型電極材料，目前討論更多的是復(fù)合材料，另外是電壓衰減問題，但今天我們將重點討論關(guān)于倍率的問題，因為材料除了有電壓衰減問題外，它的倍率也不好控制。另外我還想與大家探討一下，從結(jié)構(gòu)的角度看復(fù)合材料的三種元素，哪一種是制約它倍率差的主要因素。因為每個元素的吸收邊可以差很多，如果能夠做很好的動態(tài)工作，可以知道哪一個元素拉低了反應(yīng)速度。關(guān)于吸收譜，我們首先是做能量掃描，在能量掃描時離吸收邊很近的區(qū)域變化，可以反應(yīng)到它化合價的變化。另外，遠邊對于負電壓的變化，也可以反應(yīng)出一定的信息，比如鎳的初始價是四價，錳是三價，遠邊吸收負電壓變化之后，錳會發(fā)生變化，給出我們進一步的信息。
　　下面我主要講一下動力學(xué)方面的問題。恒電流充電只有在它達到一定閾值之后才可以看到。在實驗中，我們用恒電流充電，把它反應(yīng)的電壓提高到三個元素的閾值之上，當電壓達到4.8伏時，三個元素都可以反應(yīng)，然后觀察它們怎么變化。從時間流來看，亮度也可以體現(xiàn)變化，鎳在180秒以后停止了變化，也就是說鎳氧化從正二價到正四價只用了三分鐘。錮元素用的時間比它長一些，但幾分鐘后也停止變化。錳元素在800秒之后還在變，這個現(xiàn)象直觀地告訴我們，在這三種元素中真正對倍率起作用的是錳，它是導(dǎo)致后退的主要因素。因此我們可以得出結(jié)論，我們在設(shè)計材料時，如果需要高倍率，就需要減少錳的含量。
　　在333，433，532，622，811三元材料中，隨著鎳含量的增加，電池容量會提高，而安全性能會下降。隨著比例變化，電池結(jié)構(gòu)會受到很大影響。錳元素是基本不變的，鎳元素從鎳2到鎳3再到鎳4，當鎳的含量增加時，化學(xué)價會隨之增加，鎳從正二價變成正三價，本身鎳的容量在減小。
　　我們一般認為速度快的話不太容易形成平衡象，而速度慢的話可以模擬一個準平衡過程。但實際我們的材料有些象只有在高速率下才能很清楚地分出來。這個我們已經(jīng)注意到了，但還沒有做更深入的研究，所以沒有完全系統(tǒng)化的解釋，但這對于材料應(yīng)用過程中遇到的問題將會很有幫助。
　　另外，隨著鎳含量的增加，它的熱穩(wěn)定度會降低。拿333和532進行對比，我們收取它釋放的氧和二氧化碳，然后發(fā)現(xiàn)釋放二氧化碳的量和形成新的象的溫度都降低了。也就是隨著鎳含量的增加，它的熱穩(wěn)定度會變差。
　　關(guān)于高段位錳酸鋰的過程，我們討論了有序和無序的兩種結(jié)果，在目前情況下大部分人認為無序象的性能更好。但最近某工作組也在做一些工作，他們認為有序象跟無序象可以做到同樣的性能。從原始狀態(tài)看，有序象里面雜質(zhì)比較多，造成了它的熱穩(wěn)定性和其他性能變差。因為二價氧化鎳使它熱穩(wěn)定性變差，在加熱過程中鎳被還原使它的熱穩(wěn)定性變差。我們可以明顯地看到，有序材料比無序材料的熱穩(wěn)定性好很多。這給出我們信息：不要把全部精力放在無序態(tài)的成鎳的錳酸鋰上，應(yīng)該花一些精力把有序態(tài)的性能進行改善，相對來講改善有序態(tài)的性能是很重要的一條路。
　　常規(guī)的錳酸鋰的熱穩(wěn)定性比層狀結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性好。我們認為摻雜了25%的鎳以后，它的熱穩(wěn)定性會更好，實際上這25%的鎳會破壞它的熱穩(wěn)定性。所以這樣來看，不管是有序還是無序的穩(wěn)定性都比不摻鎳的好很多。它們的結(jié)構(gòu)在很低的溫度下就開始有劇烈的變化，所以不管是做材料還是做電池，到高電位摻鎳的錳酸鋰熱穩(wěn)定性需要認真考慮。最后，感謝美國國家能源部的車用技術(shù)辦公室對我們工作的支持。
　　謝謝大家。
 

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