梁健：鋰硫電池的產(chǎn)業(yè)化
5月24日，CIBF2018 第十三屆中國國際電池技術(shù)交流會展覽會在深圳會展中心開幕。梁健在技術(shù)交流會上發(fā)表主題演講。以下是演講正文：
今天主要是講產(chǎn)業(yè)化方面的，原計劃是有四里六電池的技術(shù)優(yōu)勢，有非常高的比能量和比流量。直接進(jìn)入到第二個方面，介紹一下中科院大連化學(xué)物理研究所所做的關(guān)于鋰硫方面的工作，它的鋰硫技術(shù)主要包括幾個方面，最重要的就是關(guān)鍵材料和部件。
現(xiàn)在大連化學(xué)物理所擁有不同的正極材料，圖片展示的是其中的兩種，一種是感性的多孔碳和硫的復(fù)合材料。含硫量75%的材料可以表現(xiàn)非常好的化學(xué)性能，表現(xiàn)出非常好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。
同時，我們這邊還有布然的電解質(zhì)，還有金屬離技術(shù)。我們同時也在做聚合物固態(tài)電池的研發(fā)。鋰硫電池是比較適用于低溫環(huán)境，右邊這個循環(huán)曲線是美國的公司制作電池的放電曲線。從這個曲線中也能看出，在零下60度，甚至是零下70度，鋰硫電池也是適用這種環(huán)境的。
我們設(shè)計的一款電池左邊這種，在零下20攝氏度的能量密度達(dá)到407瓦時/公斤，上邊是同一款電池在常溫下和零下20度環(huán)境下的比較。同時，我們這邊也有適合高溫的電解液技術(shù)，我們設(shè)計的一款高溫電池是在70攝氏度，0.2C倍率條件下可以實現(xiàn)穩(wěn)定放電。
同時，鋰硫電池也有非常低的自放電率，這是我們做的同一批電池，做了一些測試，是放置若干時間以后，不同時間進(jìn)行首次放電，進(jìn)行比較。可以看出，在180天，它的自放電率基本是沒有的。我們自己也做了大量的安全方面的測試，有我們自己做的，也有通過第三方進(jìn)行測試的，包括擠壓、針刺、短路，過充過放，包括低氣壓，包括后面還做過槍擊，所有的項目都順利的通過。這是我們?nèi)ツ曜龅陌踩矫娴臏y試，這是一個測試報告（PPT）。
接下來為大家簡單說一下我們設(shè)計的幾款電池，其中有一項是在去年，我們設(shè)計了一款35安時的鋰硫電池，在25度下實側(cè)的比能量達(dá)到了609瓦時/公斤，這是以報道的，比能量最高的二次電池，同時我們也設(shè)計了一款電池組，電池組的比能量也達(dá)到了332瓦時/公斤。我們承擔(dān)了國家863項目，研制了12千瓦時的鋰硫電池組，這個項目一共申請了16項的國家專利，目前已授權(quán)的是有兩項，我們的技術(shù)是通過了輕工業(yè)聯(lián)合會的成果鑒定，鑒定結(jié)果為項目技術(shù)總體達(dá)到國際先進(jìn)水平，其中能量密度達(dá)到國際領(lǐng)先。鑒定包括，我們獲得的第十八屆中國國際工業(yè)博覽會的創(chuàng)新獎。
接下來為大家介紹鋰硫電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展，這是我們之前做的圖片（PPT），列舉了國際上產(chǎn)業(yè)化做的比較好的三家公司，美國的Sion Power公司，英國的，中科的派思，化物所以技術(shù)方式入股，派思集團(tuán)以資金入股，成立合資公司，合理推動鋰硫電池的研發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用，中科派思也是中國科學(xué)研先導(dǎo)鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化基地，這個公司是2016年8月25成立的，廠址設(shè)在大連。公司發(fā)展歷程，2016年7月派思集團(tuán)和大連化物所進(jìn)行了簽約，8月份完成了公司的注冊，從9月份開始就進(jìn)行廠房的設(shè)計建造，生產(chǎn)設(shè)備的采購，安裝調(diào)試。到2017年6月份第一塊鋰硫電池下線了，同年8月份第一批產(chǎn)品正式交付到客戶手中。中科派思是國內(nèi)首個專門做鋰硫電池的，我們現(xiàn)在有兩條自動化的生產(chǎn)線，一共有生產(chǎn)設(shè)備和動力設(shè)備是61套。現(xiàn)在的年產(chǎn)能是100萬安時，主要的目標(biāo)市場是以特種電池為主，高空無人機，還有信息化特種電源。現(xiàn)在鋰硫電池最大的問題還出現(xiàn)在循環(huán)壽命上，如果循環(huán)壽命上去以后，我們還會積極拓展民用市場。（PPT）這是我們公司的一些展示，一些客戶過來進(jìn)行交流。我們的生產(chǎn)設(shè)備和檢測設(shè)備，以及生產(chǎn)的產(chǎn)品（PPT），目前我們生產(chǎn)的主要是電池。
我們之前的一個分析，特別適用于高空的無人機，主要是因為這種高空無人機對重量是特別敏感的，鋰硫電池最大的優(yōu)勢能量密度大，重量輕。無人機使用鋰硫電池可以節(jié)約有效載荷約50公斤。當(dāng)時做的地面測試，也是無人機項目，右邊是我們的鋰硫電池組，當(dāng)時是實現(xiàn)了飛行功耗，連續(xù)運轉(zhuǎn)了15個小時。這是我們自己做的幾個應(yīng)用（PPT），可以用在3C數(shù)碼上，也可以用在小型的無人機上。
接下來簡單說一下鋰硫技術(shù)挑戰(zhàn)與展望，主要是分兩塊。第一，電池本身的，我們覺得結(jié)構(gòu)及截面穩(wěn)定的復(fù)合鋰的負(fù)極，之前很多專家說過鋰負(fù)極的處理技術(shù)。再一個是正極的新材料，如何抑制或者是避免多流化合物的溶解流失，提高鋰硫電池的壽命。再有就是電解的新結(jié)構(gòu)，或者是高比能量的。我們現(xiàn)在制作的電池比能量是比較高，但是倍率性能，還有它的壽命表現(xiàn)不是特別的好。
關(guān)于鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化方面的，這也是我們在產(chǎn)業(yè)化上遇到的一些問題。如何制造高一致性的鋰硫電池的生產(chǎn)工藝，金屬離負(fù)極的電池自動化生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備研發(fā)。我們現(xiàn)在有很多自動化設(shè)備，但是我們在實際應(yīng)用過程中可能會出現(xiàn)一些問題，就是因為金屬離的特性導(dǎo)致的。鋰硫電池組成組技術(shù)還有高精度的SOC/SOH算法，還有控制策略。我的報告基本上就是這些內(nèi)容。謝謝大家！
提問：做的非常好，聽了確實很受啟發(fā)。我有一個問題，鋰硫電池現(xiàn)在做的重量能量密度確實是很高，重量能量密度你們現(xiàn)在做到609瓦時/公斤，體積能量密度有多少？
梁健：這是它的短板，或者說跟傳統(tǒng)的鋰電池比是沒有優(yōu)勢的，我們現(xiàn)在做到大概300-400瓦時/公斤。
提問：這么高的能量密度，常溫的循環(huán)大概是什么樣的狀態(tài)？
梁健：剛才許教授說他們的電池是循環(huán)100次，我們的實測大概是40-100次左右。
提問：你們和sion cass （）有沒有聯(lián)系？他們的能量密度已經(jīng)比以前提高了60%左右。
梁健：哪個基礎(chǔ)上提高了60%。
提問：流電的密度，你和國外的研究小組有沒有……
梁健：我是來自中科派思，之前是由派思集團(tuán)到中科派思的，不是專業(yè)做鋰硫電池技術(shù)的，所以說這方面的工作主要是化物所的陳教授在跟他們聯(lián)系，這方面的信息我不是特別的清晰，回頭我們可以私下再聊這個事情。
（根據(jù)速記整理，未經(jīng)嘉賓審閱）
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