本次会议由一种高峰论坛和三个专题峰会构成，在对于“推进能源电池平安的前言技艺与保证体制”专题峰会上，最重要的研讨了能源电池平安体制估价;提升电池体系全体设置的合乎道理性;同意规划全个电池体系的平安防护;电池产物验证和检验;大数据推进电池智能化治理，提高平安保证;新体制能源电池研发觉状及平安挑战;资产政策对电池平安的保证。

　　华夏科学院物理探讨所探讨生导师、教授级高工俞会根发表专题演讲，内容实录如是：

　　各位行家、各位领导、各位同仁：下午好!

　　咱今日带来的是固态锂离子电池方面的内容。这上面列了一种电池体制能量密度的热力学计算，看一看全个图里头，这上面是锂离子电池这一块，最高的在下方。锂离子电池这一块还只占了很小很小的一块，咱们能做的事业多得是，当中这一块能量密度都比锂离子大，是以一直有人跟咱们说有无有可能在最近会有黑科技出去，黑科技在哪里?黑科技可能就在这当中，有无有可能?有可能，这种可能性有多大?咱感觉可能仍是须要有时间发展认证。

　　从电池能量计算来讲，热力学这一块咱们此刻初步的以为短期在这一块，便是第一代和第三代的，另有第二代，中期是金属锂电池，长久可能是锂枝晶空气电池和锂硫电池，这一块皆是鉴于可充放的锂离子电池，第一代和第二代最重要的是锂离子电池，从这一条来看便是能量密度以及相干的目标也全会有少许区分。咱今日想推荐一下固态锂电池和液态锂电池的区分，第二固态锂电池的利用，第三固态电池的布置。针对锂电池和锂离子电池的概况。

　　固态锂电池和液态锂电池的定义。此刻社会上针对锂电池的声响好多，本来从咱们的了解来看，到此刻为止除了在法国巴黎街都鉴于PEO体制的磷酸铁锂固态电池有量产以外，剩下无安时级的纯固态电池，此刻看大伙对这种定义咱们仍是须要发展一种准确，这边头第一种叫液态锂蓄电池或许液态锂电池，第二个叫混合固液电解质锂蓄电池，第三个叫半固态锂电池，第四个是全固态锂电池。第一种针对液态锂电池这一块，电解液中只含有液体电解质的这类锂蓄电池，单纯从电解液方位考量。混合固液是电池中同一时间含有液体和固体电解质的锂蓄电池。半固态便是电池中任一侧电极只需不含电解液咱们就以为是半固态锂电池。最终是全固态锂电池，便是电池单体里头无液体，这就叫全固态锂电池。是以此刻针对电池里头，例如说咱用PEDF做成一个凝胶的，或许例如咱用某一个高分子资料做成的叫不叫固态锂电池，从咱们的定义里头仿佛不叫，自然不同的人叫不一样，他可能也出一种定义的准则，这种咱们就不说了。

　　针对电池的分类里头，咱们从这一页来看，液态电池、混合固液电池和全固态电池里头有不同的定义，前面也容易讲了，这边头针对这种体制做了一种更准确的细分。液态电池和固态电池的优劣势对照到底有哪些呢?第一种，便是在滥用要求下容很难着火、容很难爆炸的概况，从日前来看，咱们初步的判断，全固态电池不可燃烧、不会爆炸、无泄露、无腐蚀分子，这不过咱们的判断，真实的数据还会须要实质测试电池的数据，由于里头无液体了，无空间急剧膨胀的资料了，是以咱们以为它应当不会爆炸，可燃物鉴于负极金属锂，咱们最近跟军队在做一种名目，在军队这一块期望咱们的电池在海水浸泡要求下做针刺会不会着火，这种咱感觉此刻咱不敢说，有可能会着火，是以针对在耐用要求下会不会着火，外部这点要求本来作用要素相当大，这是第一种。第二个便是腐蚀、界面反映难题和高温生命的难题，前面大伙一直在说针对全个的电池体系需不要做热治理，王博士也一直在讲假如咱们做当然冷却可不可行，此刻的这种电池体制假如它例如说冗余度做得充足没有问题话咱感觉是可行的，可是赌博固态电池来讲可能更好。关于固态电池，此刻的从高温到低温根本上是线性的，是以温度低，它的离子电导率会低，温度低了今后离子电导率会高。是以从固态电池自身来考量的话，咱们以为高温要求下它的事业可能会更好，从全个电池体系设置来看，咱们可能可行没再做冷却体系，可是加热体系、保温体系咱们可能仍是要的。第三个便是针对气胀形状改变、生命短，原资料纯度请求高。电池充放进程中唯有锂离子在跑，其它的都不跑，是以对资料的纯度请求可行相对下降。生产本钱和工艺繁杂性这一块，这种咱感觉此刻也不好说，日前来看，从咱们全个的名目推行方位来看的话，咱们想着尽可能能兼容现存的设施，生产本钱尽可能下降，能量密度这一块，液态电池大伙都以为天花板在350Wh/Kg左右，或许350Wh/Kg之下，关于固态电池可能可行做得更高，而且咱们预期有可能能做到500Wh/Kg左右，自然也是从下方逐步往上做。下方最重要的是针对缺陷，便是提高大范围利用、资料体制的进行、平安性的提升、本钱具备明显优势等等这点，固态电池本来此刻在倍率性、在低温要求下，续航性都做得不够好。

　　咱们容易归纳总结一下，液态电池和固态电池的区分，固态电池可行运用金属锂作为负极，固态电池有望达到更高的能量密度，有望做得更平安(无热失控)，可行做到更低的本钱，可行做到更长的生命，此刻针对国度储能这一块，关于固态电池的请求，它的重复生命是一万次以上，生命请求20年以上，这种请求仍是十分高的。针对固态电池这一块，这是液态电池，它是鉴于里面并联构造，它可能会做少许调度，此刻期望做成这样，由于固态电池自身内部有锂离子在跑，其它的都不跑，是以咱们把当中的集流体做成高分子的集流体，便是咱只需电子能导电，离子不导电就行。正极的活性资料可行走到这一边，负极的活性资料可行到这里，这样咱可行做成一种电池里面串联的构造，单体电池的电压有望可行达到60V，为何说是60V?由于60V是直流的最高的平安电压，这样咱可行把铜箔相比沉的撤消掉，铝箔相比高的撤消掉，能量密度还可行提升，空间比能量还可行再提升。

　　这是针对能量密度这一块，重量比能量这一块也可行看一下，日前盛行的是这点，大伙看一下，LLZO资料密度是5.07，最轻的是PEO-LITFSI，它的密度是0.93，电解液大概是在1到1.2，也便是说假如咱单纯地把电解液换成电解质，固态电池的能量密度必定是下降的，大伙可行看一看，假如咱把电解液替换成电解质，鉴于此刻的电池能量密度可行看一看，液态电池假如做到300、297，用LLZO是186，用LAGP是216，最高的是用聚合物，可行做到301，这是做全体的对照，相关电解液的不同，采纳同样固态电解质的电芯品质能量密度将下降。固态电解质不具流动性空间占比一半超出液态，导致空间能量密度进一步下降。能量密度非对等对照，锂对固态电解质，对NCM，对归硅，液态电解质对NCM这类体制的话咱们以为有可能做得高，也便是说假如做成全固态的，是以负极必定要改。第二个关于正极这一块，假如咱还用此刻的资料，咱叫它固态电解质是无优势的，是以咱要往高电压走，这是固态电池大概的方向。

　　功率密度这一块，大伙全在说固态电池既然本体的离子电导率无那末高，它的倍比性是非是不好?它们做了极限实验，电池重量比能量大概是在不到20Wh/Kg，这种电池可行1500次放电，这便是全固态电池，它的电池温度可行设得很高，没关连，假如是液态电池就不能了，这边头也可行瞧出来，假如咱们要真实做到超高功率的电池的话，全固态电池本来仍是有优势的。

　　咱们希望全固态电池解决的难题：防止SEI膜持续生长，防止铝箔被腐蚀，没再担忧游离过渡金属，没再担忧过渡金属溶解，没再担忧正极析氧，没再惧怕低温过充析锂，没再惧怕锂枝晶短路，负极可行含锂，正极可行充到高电压，没再担忧漏液，不担忧高温库存及运转，大大下降热失控风险，没再爆炸，这是咱们期望全固态电池能解决的内容，可是真要解决了就妥了。

　　固态电解质这一块，日前全世界在做探讨开发的或许例如说能购得到的固态电解质大概是这六种，瞧瞧这种雷达图，无一种是十分没有问题或许可行干脆用的。有不同的优点，也有不同的缺点，有的便是功能好，有的便是可量产性好，量产性不好，有的例如说在做的时刻做不好，有的对水特别感性。

　　再来瞧瞧正极资料，从此刻来看，实心数据右边界为2017年水准，虚框为未来进行潜力，咱们以为现存的正极资料进行的体积另有那么大。正极能量密度进一步提高的法子是：搀杂、包覆、CEI添加质，接下来提升晶压实密度、提升正极厚度，等等这皆是操作的法子。

　　再瞧瞧负极。实心地域为日前量产水准，虚框为进行潜力。咱们以为假如做到预锂化，咱们可行把现存的资料鉴于克容量拉平，拉平到一千毫安每克，有无有可能做得更高?可行，可是为了跟正极配合，改良做得相比好，咱们以为做到一千毫安每克就够了。

　　固态电池的部分。固态电池分为四类，第一种是去喝物固态电池，第二个是薄膜全固态电池，第三个是硫化物全固态锂电池，第四个是氧化物全固态锂电池。聚合物全固态锂电池有量产的，聚合密度应当在220、240，不超越260，正极用的是磷酸铁锂，固态电解质用的是鉴于PEO的TFSI体制，这种电池日前有量产的，有运营的，也有数据，可是它的缺点便是在60-85度事业，咱晓得的是有着火和爆炸的，在60-85度事业PEO是然的，鉴于里面短路，锂之中产生的可能性是存留的。第二个薄膜电池，薄膜电池日前咱晓得的，重复生命可行做到十分长，一万次以上，很简单，这种电池第一大的缺点便是做适中，这种电池通常皆是第一大做到豪安时等级，可行做到可穿戴等级的电池。第三个是硫化物，最重要的聚集在日本这一块，它们在做这点事业，硫化物第一大的优点便是硫化物电解质本体的离子电导率十分高，比液态电池电解液的离子电导率还要高一种数量级，可是硫化物对水十分感性，假如鉴于硫化物的全固态电池一朝被别的电池或许被别的高温的烧着了，它有可能会解放硫化氢，臭鸡蛋味的硫化氢，是以咱们一直在估价、评价这种体制关于将来量产，鉴于将来的例如说对环境的作用以及回收、梯次应用会不会有必定的阻碍。第四个便是氧化物，简单称呼为陶瓷资料，这种资料好处好多，可行耐受高电压，可行更平安，坏处也好多，阻抗会相当大，是以全体看下去，鉴于大伙在做探讨开发的全固态电池无一种没有问题。

　　从电池资料的技艺路径来看，假如负极不含锂，正极必定是含锂的，假如负极含锂了，咱可抉择的余地就要大得多。是以唯有平安性、能量密度、重复生命、日历生命明显提升，本钱及功率特性挨近于甚而于优于液态锂离子电池的时刻，全固态电池技艺才有竞争力。

　　从全个的资产链来看，包括原资料，包括电池资料，包括利用，包括回收，全体的咱们做了一种剖析，准则上锂离子电池加预锂化或许金属锂的技艺，咱们可行做成混合固液或许全固态的电池，针对不同利用的固态锂电池的资料体制和技艺体制抉择应当有所不同。固态电池可行采纳最新的模组构造设置，包括刚才的热设置，日前资料体制、电芯、模组、智能生产技艺尚未确定，到此刻为止本来全固态电池到底采纳哪一个资料体制，到底采纳哪一个工艺技艺路线还无定型。

　　这种里头咱容易针对混合固液电解质的电池，同一时间另有固液电解质和液态电解质的电池做了一种更周全的描画，便是混淆固液电解质锂电池技艺挑战剖析。大伙可行容易地看一下，针对半固态的电解质的话，通常来讲，咱们期望在本年的准则化体制建造里头，咱们也和王博士一同结合做准则的建造，假如咱们是半固态电池，咱们必定要有明确的法子，把内部的电解也含量到底有多少，必定要定量出去，到了电池里头，大伙全在说电解液的含量是20%、15%、10%仍是5%，这种区分是相当大的，无一种特别没有问题法子来标定，是以期望本年能把针对电解液的含量标定作为一种准则能够起首提议来。

　　全固态电池里头最难做的是甚么?液态电池大伙都晓得电解液一注进入以后，电解液就能把正极、负极资料、隔膜资料全个浸透，是以咱们以为根本上差不多于活性资料和非活性资料是侵到了电解液里头，可行以为是点面接近，可是关于全固态电池来讲的话是点点接近，是以界面电阻的解决方案是全固态电池最最要害的难题。这边面咱们大概地列了两个全固态电池的界面阻抗怎样解决的法子。

　　容易总结一下，锂离子电池电导率、高耐氧化电位、兼顾力学与离子传递特性、能够在全生命周期十足阻止锂枝晶穿刺的聚合物复合固态电解质膜尚未突破。第二，固态电解质层与电极层界面电阻较大。第三，重复进程中固态电解质相与电极内颗粒接近变差。第四锂沉积位点及形貌不易操控。第五，纯金属锂电极存留较大的空间浮动。第六，快速高效能全固态电池的生产工艺和配备尚不老练。第七，全固态电池低温特性尚需改进。第八，全生命周期全固态锂电池平安性与热失控举止机理不明白。全部以上的难题咱们期望在三年内寻到解决方案，咱们期望在五年之内实现小试，期望在八年之内做到范围化的利用，这是咱们的远景。

　　第二个讲一下固态锂电池的利用。

　　固态锂电池利用在甚么位置?差不多此刻电池能用的位置咱们以为都可行用，由于它也是锂电池。从储能的方位上来讲，咱们以为应当也是可行运用的。第三个新燃料车子这一块，从第一代到第二代、到第三代，可能咱们要做少许归纳总结，车子上咱们应当也是可行运用的。刷是在欧洲这一块曾经范围化利用了，日本丰田也提议来了到2020年以为固态电池是最有可能全新被用到车子上的。全个资产链的设置来看，关于固态电池是前期的，咱们期望有个充分的鉴于全生命周期的考量。从准则化的建造来讲，咱们也期望随着相干事业的推行同步推行。从电池的换电形式来看的话，咱们不过以一种初步的想法，假如咱们的固态电池，咱们的空间比能量做到800Wh/Kg以上，重量比能量做到50以上的话，咱们以为做成快换的形式是有可能的，做成准则化的快，例如必定的空间，做到必定的能量可行迅速地发展更换。同一时间咱们期望这种是鉴于换电形式准则化推行，咱们期望把固态电池既然在全车的底盘下方，这种体积是最平安的，咱们期望固态电池和全车发展一体化设置，把电芯做大，定向开发，此刻拿了一种北汽的电池包做一种容易的对照，这是C30车，此刻的电池包厚度大概是150，后面的厚度大概是260，假如换成全固态电池，能量维持不变的话，咱们以为这种空间可行操控在50mm，也便是说这是150，咱们可行操控在50，这种对全车设置来讲就会变得十分容易。是以咱们期望有无有这类可能性，第一种是说咱们在全车的底盘下方做一种固定的电池包，同一时间鉴于空间比能量和重量比能量的提升，做成换电的这类小的准则化的电池包这类可能性。

　　最终作一下固态电池布置的推荐。

　　日前在欧美这一块最重要的是鉴于PEO聚合物的固态电池的事业相对来讲多少许，美国混合固液电池的这类企业相比多，在日本、在华夏、在亚洲，包括韩国，最重要的是鉴于氧化物、硫化物这一块为主，在推行相干的事业。

　　这是在做固态电池探讨的相干机构，技艺目标咱们也做了容易的罗列。在华夏做的人还不少，标蓝的是可行做成软包等级的，自然有可能另有咱们不晓得的，做得相比好另有咱们不晓得的，这边头可能也有。探讨机构切实十分多。这是37年一直在开发固态电解质的教授，坚持不懈，水滴石穿，这种人十分值得咱们敬佩。这是咱们的陈院士，在国家内部关于固态电池这一块也是一直在追求。他的有生之年，他的梦想便是要把固态电池实现资产化。这是青能所做的固态电池曾经随着咱们的深四海下来，况且深了中央电视台，这是催光磊老师牵头的固态电池组，也做得可以。这是中科院物理所的，以陈原始牵头的固态电池探讨团队，在国家内部也做得十分好。这是中科院物理所，鉴于DFT和BV方法高通量计算的改良的固态电解质资料。这是此外一个，这边头便是说氧化物里头掺杂硫和硫化物里掺杂氧，此刻的硫化物对水特别感性，假如掺杂氧会不会好少许?最重要的是鉴于这方面的考量，是以做了高通量计算，这是电池资料离子输运数据库，这种数据库也是十分有价格，大伙假如想用的话应当也是可行的。

　　这是咱们卫蓝企业，刚才王瑀博士一直在讲，这是膜，这是固态电解质膜，这种膜日前咱们也在做，咱们这种膜此刻根本上是做成没有纺布构造，况且咱们的基膜孔隙率大概可行做到90%或许90%以上，这边头把咱们的固态电解质复合上去，接下来咱们这种膜的本体是离子导电的，自然假如的液态电池，假如咱们以为液态电池比氧化铝、相比便宜的要贵，是以是液态电池的话，咱们以为加一部分电解质、加一部分氧化铝应当也是可行的，这种膜此刻运用的话，到600度根本上无全部的反常景象。这是原位固态化，全固态的锂电池，大伙可行容易地看一下，电池相比小。这种是咱们做了一种，可行瞧瞧富锂的，正极是富锂资料，咱们做了一款电池全体能量密度可行超越500Wh/Kg，可是这种电池重复生命不能，倍率还不行，此刻这种电池重复生命预期便是50-100次，大概这种样子，在特殊位置可行用，车子上不行用。这是固态电解质包覆正极资料的技艺，十分好看，咱们把正极资料经过这种包覆今后，这种正极资料不论再重复生命仍是自放电仍是高温热稳固性都有不同水平的提升。这是咱们做的两个电池，大伙可行看一看，这是前面正极资料不做料理的话，很快容量就衰减下来，咱们料理完了以后，在80度以下这种电池可行做得十分好。这是咱们此外一种0.1C，60度，此刻曾经做到了0.1C，60度可行事业的全固态电池，可是日前铝塑膜只做到单片全固态电池，应当在本年底可行做到真实的全固态电池，此刻咱感觉单片的也不能叫全固态电池，也不能叫一种完整的电池。这是咱们的技艺思路，此刻的液态电解质大概是在，此刻的液态电池里头电解质的含量大概在15-25%，把电解液一步步下降下降再下降，下降到最终便是全固态，或许把此刻的液体加进入，经过原位聚合，若里头的液体变成固体，也可行做到全固态电池，此刻是石墨的或许硅碳负极的，假如有少量的锂变成预锂化，接下来变成富锂，接下来变成金属锂负极，事业温度这一块，咱们也是从此刻的55度提升到80度，到最终咱们以为可行提升到150度，全体的电池的能量密度也会随着液体含量的降低，能量密度一直往上走，是以咱们预期是做到500Wh/Kg。

　　这是针对配备这一块，咱们也做了一种考量，固态电池要做量产化，配备这一块真的十分十分要紧，由于此刻有些设施切实日前可能市场上是买不到的，咱们也做了少许相干的事业。

　　大概说那么多，谢谢大伙!