為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式的儲(chǔ)能，我們?cè)谀芰棵芏群凸β拭芏确矫娑夹枰M(jìn)行考慮，尤其是能量密度方面，我們需要一個(gè)體積能量密度和質(zhì)量能量密度都要達(dá)到比較高的標(biāo)準(zhǔn)。鋰硫電池的穿梭效應(yīng)，我們?nèi)嵝缘哪z電解質(zhì)多硫離子是溶解不了的，因此會(huì)被很好的隔離在正極上面，不會(huì)向負(fù)極進(jìn)行遷移，可以很好的提高鋰硫電池的循環(huán)壽命，同時(shí)它可以抑制鋰硫電池的充放電，使得這個(gè)電池，即使你在進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的存儲(chǔ)之后也不會(huì)有容量的損失，因此這也是對(duì)這個(gè)應(yīng)用比較有幫助的。

— —南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授金鐘

8月8日，由華北電力大學(xué)、中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)主辦的“第一屆中國(guó)儲(chǔ)能學(xué)術(shù)論壇暨風(fēng)光儲(chǔ)創(chuàng)新技術(shù)大會(huì)”分論壇在北京召開(kāi)，北極星儲(chǔ)能網(wǎng)將對(duì)論壇進(jìn)行全程直播。在8日“電化學(xué)儲(chǔ)能”分論壇上，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授金鐘作“高比能鋰硫電池”報(bào)告。

以下為發(fā)言實(shí)錄：

南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授金鐘：

首先背景，因?yàn)槲冶救耸亲瞿茉床牧戏较虻?，比較上游，做電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)方面。我們都知道能源器件包括燃料電池、太陽(yáng)能電池，包括我們做的儲(chǔ)能做的電池、電容器，里面材料是非常關(guān)鍵的，對(duì)它的性能提升材料帶來(lái)這樣的幅度也是比較大的，因此我們圍繞著電極材料的一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行工作，主要是比如說(shuō)正負(fù)極材料、氧化還原的動(dòng)力學(xué)等等一些物理化學(xué)機(jī)理的研究，去提高一些儲(chǔ)能的性能，這是我們工作的一個(gè)立足點(diǎn)。

我們這里面主要是針對(duì)一些能源材料的電極材料的供應(yīng)問(wèn)題，比如電荷傳輸受限、動(dòng)力學(xué)反應(yīng)比較慢、反應(yīng)活性低、界面穩(wěn)定性差，進(jìn)行改良，去構(gòu)筑一些新型的能源器件。

這是我自己畫(huà)的圖，能源存儲(chǔ)其實(shí)是一個(gè)能源的時(shí)空優(yōu)化配置，我們各種電站發(fā)出的這些電能，可以通過(guò)電網(wǎng)輸送到千家萬(wàn)戶(hù)，但是我們總是有很多的設(shè)備是要離網(wǎng)運(yùn)行的，比如說(shuō)我們的新能源汽車(chē)、便攜式電子產(chǎn)品等等，因此如果我們只考慮儲(chǔ)能還是滿(mǎn)足不了社會(huì)的實(shí)際需求，因此一些移動(dòng)式儲(chǔ)能器件就會(huì)受到比較大的關(guān)注，尤其是現(xiàn)在電動(dòng)汽車(chē)方面。

為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式的儲(chǔ)能，我們?cè)谀芰棵芏群凸β拭芏确矫娑夹枰M(jìn)行考慮，尤其是能量密度方面，我們需要一個(gè)體積能量密度和質(zhì)量能量密度都要達(dá)到比較高的標(biāo)準(zhǔn)，我們這里給大家列了一些不同的電化學(xué)儲(chǔ)能器件，比如功率型的，超級(jí)電容器功率密度是比較高的，但是在能量密度方面，我們目前來(lái)說(shuō)很難滿(mǎn)足要求。比如說(shuō)我們的鋰電池，能量密度已經(jīng)達(dá)到一定的瓶頸了，后面要繼續(xù)提升能量密度，就需要開(kāi)發(fā)一些新型的電化學(xué)儲(chǔ)能器件，當(dāng)然也不光這兩個(gè)指標(biāo)，還要考量循環(huán)壽命、能量效率、安全性等等，因此它必須從電極材料的體系方面下功夫進(jìn)行創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。

鋰電池的工作原理可能大家都很了解了，一邊可以進(jìn)行石墨材料或者我們現(xiàn)在在研發(fā)的硅炭材料、錫的合金材料等等，正極比如鈷酸鋰、磷酸鐵鋰以及現(xiàn)在大家非常關(guān)注的三元的鎳鈷錳等等，這里就不細(xì)講了。但是鋰電池其實(shí)里面的問(wèn)題也很大，它的能量密度現(xiàn)在要求越來(lái)越高，現(xiàn)在很難達(dá)到一個(gè)國(guó)家對(duì)它的需求。另外，它的安全性也有問(wèn)題。我們都知道，前不久蔚來(lái)汽車(chē)有好幾起起火事故，也造成了比較惡劣的影響。因此開(kāi)發(fā)新型的電化學(xué)儲(chǔ)能器件是非常關(guān)鍵的，里面關(guān)鍵問(wèn)題還是材料的研究，包括電極和電解液以及里面的固體電解質(zhì)的開(kāi)發(fā)。

我們?nèi)绻麌@著鋰電池把現(xiàn)在一些電化學(xué)儲(chǔ)能器件的研究領(lǐng)域做一些分類(lèi)，其實(shí)這些領(lǐng)域都有很大的一些應(yīng)用前景，但是他們分別是針對(duì)不同的領(lǐng)域，比如說(shuō)包括鋰電池在內(nèi)的鋰硫電池、金屬空氣電池等等，都是圍繞鋰做的，高比能的體系，超級(jí)電容適合于功率型的，燃料電池可能適合車(chē)用，或者固體氧化電池適合大規(guī)模發(fā)電的。還有一些低成本的，比如鈉、鎂、鋁二次電池，還有液流電池，我們細(xì)分程度越來(lái)越細(xì)致。

這里面比如說(shuō)超高容量的金屬鋰空氣電池，可能一邊有負(fù)極的金屬鋰，另外一方面通過(guò)空氣的金屬氧化和還原，形成可逆的循環(huán)。如果金屬鋰電池真正能夠?qū)崿F(xiàn)，比現(xiàn)在氫燃料電池可能更有前景，因?yàn)殇囄覀冎朗且环N固態(tài)，儲(chǔ)鋰比儲(chǔ)氫難度降低很多，只不過(guò)現(xiàn)在一個(gè)是使用壽命比較短，二是金屬鋰負(fù)極的問(wèn)題還沒(méi)有得到解決，因此還處于實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)階段。

第二個(gè)例子，剛才前面幾位老師重點(diǎn)介紹的大規(guī)模儲(chǔ)能的液流電池，是可以做成一個(gè)集裝箱式或者更大規(guī)模的儲(chǔ)能示范，是非常適合于比如電網(wǎng)級(jí)的儲(chǔ)能削峰填谷等方面有很好的應(yīng)用前景。這樣一個(gè)全釩式的液流電池，尤其在一些邊遠(yuǎn)地區(qū)或者特殊情況下的一些應(yīng)急、備用供電方面可能有非常好的應(yīng)用前景。我們也覺(jué)得，可能包括釩系的等等液流電池，一個(gè)是釩，前面也有老師提到了，它一個(gè)是有毒，可能釩礦成本也會(huì)有點(diǎn)高，因此也需要開(kāi)發(fā)一些新的體系，比如說(shuō)有機(jī)的液流電池體系，這個(gè)體系其實(shí)是基于一些有機(jī)的小分子來(lái)進(jìn)行能源存儲(chǔ)的，比如說(shuō)我們這里提到的幾個(gè)體系，比如說(shuō)一些活性物質(zhì)，這樣一些體系因?yàn)槭怯袡C(jī)合成，合成這些小分子是非常容易的，它的成本相對(duì)釩是比較低的，另外它的溶解度也比較高，這個(gè)里面氧化還原的動(dòng)力學(xué)其實(shí)也是比較快，因此功率密度還是可以的，在安全性和毒性方面有一定的優(yōu)勢(shì)。因此，水系有機(jī)的液流電池也是受到了大家非常大的關(guān)注，但是目前來(lái)說(shuō)，它還是非常一個(gè)比較大規(guī)模的使用，大家目前還是在研究一些有機(jī)的小分子的氧化還原，怎么樣嘗試進(jìn)一步提高它的能量、循環(huán)壽命等等問(wèn)題。

另外像別的老師介紹的，隔膜是非常關(guān)鍵的，包括有機(jī)體系也好、全釩體系也好，電池隔膜目前是比較重要的一個(gè)問(wèn)題，它的成本怎么降下去、循環(huán)壽命怎么提升，都是大家關(guān)注的方向。

還有一個(gè)，稍微介紹一下，我們低成本的這樣一些非鋰的技術(shù)體系，我們都知道最近鋰礦和鈷礦成本上漲，我們今年鈷礦價(jià)格已經(jīng)翻了3倍，因?yàn)槲覀兊匿囯姵厣a(chǎn)量正在攀升，導(dǎo)致它的上游鈷礦需求量非常大，很多時(shí)候鋰電池的廠商它的很大一部分成本都是來(lái)自于它的電池材料，這也是為什么大家從上游材料，從一開(kāi)始的鈷到811到0.05，就是說(shuō)鈷的含量越來(lái)越少，目的都是為了削減成本。如果從源頭考慮可以開(kāi)發(fā)一些低成本的電池體系，如果我們不考慮容量方面，我們可以設(shè)計(jì)一些比如說(shuō)鈉、鎂、鋁的體系，包括鐵，都是儲(chǔ)量很大的，很便宜。另外這里面的體系，包括鎂、鋁、鐵、鋅，一般都是比較穩(wěn)定的，容易提存和使用，在電極反應(yīng)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生枝晶，安全性高一些，這是低成本方面的一些優(yōu)點(diǎn)。在規(guī)模儲(chǔ)能方面，這樣一些電池體系它的前景也是非常很好的，但是目前它的成本和它的性能還是有待于進(jìn)一步優(yōu)化。

我這里想給大家介紹一下，我們動(dòng)力汽車(chē)方面要做的面向移動(dòng)儲(chǔ)能的鋰硫電池，我們國(guó)家也是實(shí)施了重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃新能源汽車(chē)專(zhuān)項(xiàng)，這個(gè)專(zhuān)項(xiàng)里面每年投資大概10個(gè)億的研究經(jīng)費(fèi)，去開(kāi)發(fā)這樣一些動(dòng)力電池的配套系統(tǒng)，其中最核心的就是動(dòng)力電池的電池管理體系，占了投資的經(jīng)費(fèi)額度也是最大的。我們看國(guó)家對(duì)這樣一個(gè)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，這樣一個(gè)電池的指標(biāo)，牽引性的指標(biāo)。

首先我們可以說(shuō)分兩步走，第一步，現(xiàn)在的常規(guī)鋰電池的改良，我們分成兩種，第一種高安全、高比能的貼息，現(xiàn)在基于三元等等一些材料高比能的鋰電池，它的考核指標(biāo)就是要求電池系的比能量是大于210瓦時(shí)/千克，循環(huán)壽命1200次，快充是一個(gè)小時(shí)，成本是1.2元/瓦，耐溫性和安全性指標(biāo)，這是一個(gè)所謂高比能的鋰電池。還有基于鈦酸鋰快充一性、長(zhǎng)壽命的特色電池，它的電池比能量低一些，要求170瓦時(shí)/千克，循環(huán)壽命達(dá)到3000次，快充80%電量低于15分鐘，也是成本安全性方面達(dá)標(biāo)。這是我們國(guó)家近期現(xiàn)在鋰電池改良的指標(biāo)。

還有后期的，下一步的新型的鋰電池，新型的車(chē)用動(dòng)力電池，我們國(guó)家關(guān)注的是這兩種體系，第一種貼息高比能量的鋰硫電池，考核指標(biāo)是比能量可以達(dá)到400瓦時(shí)/千克，循環(huán)壽命5000次，安全性達(dá)標(biāo)。還有固態(tài)鋰電池，考核指標(biāo)是單體比能量300瓦時(shí)/千克，循環(huán)壽命2000次，安全性指標(biāo)?？梢钥闯鲣嚵螂姵睾凸虘B(tài)電池其實(shí)是后續(xù)車(chē)用的動(dòng)力電池的一個(gè)非常重要的發(fā)展方向。

我們可以從原理上考慮一下為什么我們這個(gè)鋰電池能量密度已經(jīng)達(dá)到瓶頸了、已經(jīng)到頭了，可以看出來(lái)這是我們能夠用的一些正極和負(fù)極材料，可以看到，基于鎳鈷錳這樣一些三元材料，它的理論容量大概是300毫安時(shí)/克，它的工作電壓大概是3—4V左右這樣一個(gè)量級(jí)，石墨負(fù)極的理論容量是370毫安時(shí)/克，工作電壓大概是3點(diǎn)幾V的常規(guī)的鋰電池。我們?nèi)绻脒M(jìn)一步提升容量可以看得出來(lái)，這個(gè)理論的容量密度，就是說(shuō)你這個(gè)電池做的再好，你已經(jīng)超過(guò)這個(gè)極限了，必須去開(kāi)發(fā)新的電池體系，我們可以看得出來(lái)，有一些新的體系是值得大家去發(fā)掘的，比如說(shuō)硫，硫的正極理論極限可以達(dá)到1670毫安時(shí)/克，這個(gè)理論極限容量到5000，工作電位2點(diǎn)幾V?？梢园蚜蚝蛣e的材料負(fù)極進(jìn)行搭配，比如說(shuō)金屬鋰，理論極限容量可以達(dá)到3800，鎂和鋁理論極限容量也是比較高的2200和2980，工作電位0.7和1.4。假設(shè)我們開(kāi)發(fā)基于硫正極和鋰負(fù)極的體系，正負(fù)極搭配起來(lái)會(huì)有比較高的提升，能量密度方面是具有很好的優(yōu)勢(shì)的的。同時(shí)也有一些問(wèn)題，比如說(shuō)尤其金屬鋰的安全問(wèn)題，我們必須通過(guò)一些方法改進(jìn)，比如可以設(shè)計(jì)一些凝膠的或者固態(tài)的電解。

我們這里給大家稍微介紹一下我們課題組在鋰硫電池包括硫正極、鋰負(fù)極以及電解質(zhì)方面一些初步的研究工作，非?？斓闹v一遍。鋰硫正極材料大家研究的已經(jīng)比較多了，以前大家主要是把硫黃、把硫粉把石墨烯等等進(jìn)行混合，使得它繼續(xù)有一個(gè)良好的導(dǎo)電性，同時(shí)擁有一個(gè)比較好的吸附作用，可以使得鋰電池的循環(huán)壽命得到提升。旦夕這里面有一個(gè)問(wèn)題，這些碳材料吸附能力還是比較弱的，因?yàn)樘疾牧弦话闶菍偎?，而且它是非極性的，吸附能力比較弱。我們可以通過(guò)一些材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)去改善它的性能，比如說(shuō)設(shè)計(jì)一些三維多孔的骨架，可以把硫填進(jìn)去之后有很好的電傳輸性能，同時(shí)又可以阻止硫離子的流出，可以設(shè)計(jì)包覆的或者核殼的結(jié)構(gòu)，它被限制在你的殼里面，不讓它跑出來(lái)，使得你的循環(huán)壽命得到一個(gè)很好的提升。我們也可以做一些柔性的復(fù)合電極，做一個(gè)柔性的電極體系等等，都可以進(jìn)行研究。

比如說(shuō)我們做的比較多的，我們可以把一些碳和一些無(wú)機(jī)的材料進(jìn)行復(fù)合。比如說(shuō)我們可以設(shè)計(jì)一些多孔碳材料，但是在表面上修飾一些無(wú)機(jī)的極性材料，這些無(wú)機(jī)的極性材料可以很好的吸附多硫離子，尤其是電解液中的溶解，使得它的循環(huán)壽命得到很大的提高。這里面主要設(shè)計(jì)思路就是，設(shè)計(jì)一些帶有無(wú)機(jī)的或者碳基的材料，再進(jìn)行硫的填充變成一個(gè)電極，這樣的電極通過(guò)涂覆工藝做成極片，進(jìn)行鋰硫電池的組裝，這個(gè)性能提升還是很明顯的。

我們可以看這樣一些例子，比如說(shuō)我們通過(guò)多孔碳材料，再循環(huán)的電池充放電過(guò)程中這個(gè)硫是不斷流出的，因此造成循環(huán)壽命下降。我們可以進(jìn)行一些復(fù)合工作，我們可以在碳材料得空里面包覆上一層無(wú)機(jī)的材料，就會(huì)對(duì)多硫離子有很好的吸附性能，因此多硫離子不再容易流出，使得循環(huán)壽命得到提升。另外這些材料也可以保證良好的導(dǎo)電性和電化學(xué)的界面。我們可以看得出來(lái)，它的循環(huán)壽命還是很高的，它在2C的充放電情況下可以循環(huán)1千次，容量可以保持在720毫安時(shí)/克，每次衰減大概只有萬(wàn)分之2.4的量級(jí)，就是說(shuō)可以非常好的去提高鋰硫電池的循環(huán)壽命。

后面我們可以進(jìn)行進(jìn)一步改良，可以通過(guò)三維網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)把碳維管形成這樣一個(gè)骨架，可以組裝成一個(gè)鋰硫電池，稍微直觀的可以看得出來(lái)，如果用常規(guī)的活性碳做鋰硫電池的電極，循環(huán)一個(gè)小時(shí)之后就有很多硫黃溶出了，就說(shuō)明你的循環(huán)壽命在持續(xù)下降，如果你用一些極性的無(wú)機(jī)材料和碳進(jìn)行復(fù)合做成這樣的電池，它的電解液完全是無(wú)色透明的，可以循環(huán)1500次，能量可以保持在570毫安時(shí)/克，這也是比較高的數(shù)值。包括別的一些非極新的一些硫化物、氮化物等等，我們發(fā)現(xiàn)都可以做硫碳正極材料的設(shè)計(jì)，比如我們做這樣一些中空的氮化釩的材料，這個(gè)具有非常好的強(qiáng)吸附作用，同時(shí)導(dǎo)電性、穩(wěn)定性都很好，因此能夠?qū)崿F(xiàn)很高的容量和循環(huán)壽命。

很多在座的老師和同學(xué)你們可能就會(huì)問(wèn)，你們?nèi)绻鲞@個(gè)電池是什么樣的，我們做這個(gè)網(wǎng)包電池，我們面積載硫量可以達(dá)到6.8毫克/平方厘米，面積比容量可以達(dá)到5.4毫安時(shí)/平方厘米，因此達(dá)到商業(yè)化的門(mén)檻，同時(shí)循環(huán)壽命也是不錯(cuò)的。比如說(shuō)5.4毫安時(shí)/克的情況下，循環(huán)這些圈，在800毫安時(shí)/克這樣的量級(jí)，說(shuō)明我們正在逐漸的把鋰硫正極的問(wèn)題解決掉。

后面還有一些別的工作，不細(xì)講了。我們還做了一些柔性的鋰硫電池材料，我們可以把中空的碳的微管，我們把里面用碳的微管進(jìn)行填充，它就像我們買(mǎi)菜時(shí)候買(mǎi)的蓮藕一樣，中間有很多微孔，可以在這個(gè)微孔里面填充硫，形成微管狀的柔性的鋰硫的正極材料，是可以彎折的，可以做成柔性的鋰硫電池。

具體看看性能，柔性的鋰硫電池，可以在比較長(zhǎng)的循環(huán)下，1C和2C情況下容量都可以保持在600毫安時(shí)/克左右的比較高的比能量，我們也可以把它做成這樣一個(gè)軟包電池。這個(gè)硫的單載量可以達(dá)到380毫安時(shí)/克的情況下，可以在反復(fù)彎折的情況下進(jìn)行循環(huán)，比如一些手環(huán)、柔性設(shè)備可以用到柔性高容量的鋰硫電池。

還有低成本、高安全性的隔膜和電解質(zhì)材料，我們有一個(gè)比較有趣的例子，我們開(kāi)發(fā)了基于雞蛋膜的電池隔膜。我們都知道雞蛋這個(gè)隔膜本身就是一個(gè)半透膜，是可以透過(guò)空氣讓小雞進(jìn)行呼吸，你可以認(rèn)為是自然界經(jīng)過(guò)幾十年的進(jìn)化才得到非常優(yōu)良的半透膜，如果你把雞蛋膜和電池隔膜進(jìn)行對(duì)比，雞蛋膜和我們傳統(tǒng)的電池的隔膜是很像的，我們可以嘗試拿雞蛋膜做電池隔膜，但是很多同學(xué)問(wèn)電池的隔膜是要平整的、大面積的，雞蛋的膜面積比較小，怎么做大的膜呢。我們做了改良，我們把廢棄的雞蛋殼拿回來(lái)，把里面固定下來(lái)，把蛋白通過(guò)堿的溶液去進(jìn)行溶解，再進(jìn)行濕法成膜，就得到大面積的再生紙后的雞蛋膜，這個(gè)膜可以無(wú)線(xiàn)的增長(zhǎng)，這個(gè)大概幾厘米平方的雞蛋膜，它可以做的尺度很均勻，而且厚度大概30微米左右。有很好的性能，比如它有良好的耐熱性能，把它在高溫下進(jìn)行加熱也不會(huì)皺縮。同時(shí)我們知道PT膜是疏水的，雞蛋膜是良好的親水的膜，同時(shí)這個(gè)多孔結(jié)構(gòu)，同時(shí)電解液的水的單載量對(duì)存儲(chǔ)電解液有很好的浸潤(rùn)性，使得電池有很好的電池性能方面的提升。另外，通過(guò)這樣一個(gè)隔膜我們就發(fā)現(xiàn)，它可以有效的去改善一些鋰負(fù)極它的循環(huán)穩(wěn)定性，比如說(shuō)它基于鋰負(fù)極的電池，它的循環(huán)壽命得到很大的提升。我們就發(fā)現(xiàn)，這個(gè)里面主要的原因就是它可以阻止鋰枝晶的生長(zhǎng)，因?yàn)槲覀兌贾溃鞍桌w維是帶負(fù)電的，可以我們把這個(gè)雞蛋殼的隔膜，帶負(fù)電就可以表面吸附很多鋰離子，在這樣一個(gè)金屬鋰的沉積過(guò)程中就不會(huì)像傳統(tǒng)的PT膜一樣，會(huì)產(chǎn)生很多枝晶，這樣對(duì)鋰離子有良好親和性的雞蛋膜或者再生的雞蛋膜就使得鋰有很好的沉積，就使得我們的鋰表面得到比較平整的鋰的沉積，不會(huì)產(chǎn)生枝晶，使得鋰硫電池的安全性得到很好的提升。

最后再講講我們凝膠電解質(zhì)方面的一個(gè)工作。我們都知道電解液的安全性問(wèn)題是非常關(guān)鍵的，尤其在鋰硫電池中大家可能很多時(shí)候用的是這個(gè)電解液，容易揮發(fā)，尤其是耐溫性是很差的，溫度高于50度的情況下安全性就非常差了，我們可以設(shè)計(jì)一些基于凝膠聚合物的一些電解質(zhì)去改善它的耐溫性。比如說(shuō)我們可以去設(shè)計(jì)基于含氟的有機(jī)高分子，把含氟聚合物進(jìn)行混合，可以得到凝膠狀柔性的復(fù)合隔膜，這個(gè)隔膜就可以直接用于鋰硫電池，把它用在鋰負(fù)極和硫正極的隔離上，我們就不再需要液態(tài)的電解液了，因此安全性可以得到很好的提高。因?yàn)檫@里面含氟的復(fù)合物都是阻燃的，不會(huì)造成起火的事故。我們做了這樣一個(gè)柔性的可以彎折的凝膠聚合物的隔膜，這個(gè)隔膜厚度也可以做的很薄，而且它是柔韌性很好的，它甚至還具有一定的自愈合的功能，你給它表面劃傷，浸泡到電解液里面去，過(guò)一段時(shí)間表面會(huì)有修復(fù)的功能，主要是因?yàn)闀?huì)自動(dòng)有一個(gè)重新膠粘的作用，使得劃痕得到修復(fù)。比如說(shuō)力學(xué)彈性的性能也是非常很好的，有很好的陽(yáng)性容量，同時(shí)耐高溫性也很好，用這個(gè)直接烤它也不會(huì)有明顯的變化，耐高溫上面也有很好的提升，這也是含氟的非常好的性能。如果用傳統(tǒng)的Pto或者別的高分子是實(shí)現(xiàn)不了的。

我們發(fā)現(xiàn)離子電導(dǎo)率還是不錯(cuò)的，常溫下的離子電導(dǎo)率大概是9×10的負(fù)4次方，高溫的情況下電導(dǎo)率會(huì)更高，比如50度的時(shí)候可以得到3.6×10的負(fù)三次方，其實(shí)和我們的液態(tài)電解液已經(jīng)可以進(jìn)行數(shù)量級(jí)上的匹配了。我們可以把這樣的復(fù)合電解液進(jìn)行測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)可以很好的抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)，因?yàn)檫@樣高黏性的凝膠電解質(zhì)，基本上鋰枝晶是很難扎破它的，得到含氟的負(fù)離子的存在，使得鋰沉積也會(huì)比較均勻，不會(huì)產(chǎn)生這樣的晶體。

我們也對(duì)它做了一些后續(xù)的性能測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)它的循環(huán)壽命是不錯(cuò)的，可以在1C的情況下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的循環(huán)，即使金屬鋰作為一個(gè)電極，其實(shí)也可以得到很好的性能。

鋰硫電池的穿梭效應(yīng)，我們?nèi)嵝缘哪z電解質(zhì)多硫離子是溶解不了的，因此會(huì)被很好的隔離在正極上面，不會(huì)向負(fù)極進(jìn)行遷移，可以很好的提高鋰硫電池的循環(huán)壽命，同時(shí)它可以抑制鋰硫電池的充放電，使得這個(gè)電池，即使你在進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的存儲(chǔ)之后也不會(huì)有容量的損失，因此這也是對(duì)這個(gè)應(yīng)用比較有幫助的。

最后來(lái)看怎么樣進(jìn)行金屬鋰負(fù)極的鈍化。我們都知道金屬鋰枝晶的生長(zhǎng)是很令人頭疼的，如果枝晶扎破隔膜會(huì)引起起火的現(xiàn)象，因此學(xué)術(shù)界現(xiàn)在主攻的對(duì)鋰進(jìn)行鈍化，是大家很感興趣的一個(gè)方向，這里面的一些原理，我們?cè)阡嚨谋韺舆M(jìn)行一些保護(hù)層的涂布，我們可以通過(guò)一些高分子的或者無(wú)機(jī)的保護(hù)層形成致密的保護(hù)膜，使得鋰枝晶的生長(zhǎng)受到抑制。舉個(gè)例子，我們課題組把一些TB等等一些材料，把它在金屬鋰表面形成保護(hù)層，TB等等這樣一些材料鋰表面形成一層鈍化膜，這個(gè)鈍化膜可以使得你的鋰片或者鋰帶可以長(zhǎng)時(shí)間在空氣中保存，你即使拿出也不會(huì)起火，因此可以很好的操作的安全性。同時(shí)，它這樣一個(gè)致密層可以很好的去保護(hù)鋰負(fù)極，阻止鋰枝晶的生長(zhǎng)，鋰枝晶可以在保護(hù)層上面進(jìn)行生長(zhǎng)，而不會(huì)說(shuō)在表面上生長(zhǎng)，可以使得安全性得到明顯的提升。

具體的不講了，可以看一下我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。比如說(shuō)我們基于Sb鈍化把鋰負(fù)極進(jìn)行保護(hù)，發(fā)現(xiàn)循環(huán)容量、極化等等，都有這樣一個(gè)明顯的提升，充放電也得到提升，主要是因?yàn)楦邔?dǎo)性的保護(hù)層，可以對(duì)鋰負(fù)極的鈍化起到明顯的作用。這樣一個(gè)鋰硫電池，發(fā)現(xiàn)循環(huán)壽命也是很好的，它在常規(guī)的循環(huán)充放電情況下，循環(huán)400次容量還是保持在大概800毫安時(shí)/克這樣一個(gè)很高的量級(jí)，同時(shí)它的安全性也得到了比較大的提升。

我們也進(jìn)行了原位的研究，研究里面的反應(yīng)機(jī)理，通過(guò)一些原位的分析去研究里面的電化學(xué)過(guò)程，證實(shí)確實(shí)這樣的電化學(xué)可以很好的對(duì)金屬鋰進(jìn)行很好的保護(hù)，同時(shí)能夠使得多流離子和鋰的接觸得到抑制，循環(huán)壽命可以得到提升。

這里給大家一個(gè)比較快的時(shí)間介紹一下我們組在鋰硫電池方面的工作。我們?cè)阡嚵螂姵劁囯x子中，正極的問(wèn)題已經(jīng)解決的比較好了，但是在電解質(zhì)和金屬鋰負(fù)極的保護(hù)以及高安全性的提升方面還有很大的研究空間，它要實(shí)現(xiàn)一個(gè)真正的產(chǎn)業(yè)化其實(shí)可能還有一段的路要走，可能還需要5—10年的時(shí)間才能夠真正的得到產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用，我們也在這方面進(jìn)行努力，也希望各位同行多關(guān)注一下高比能新型電池的研發(fā)。

我的報(bào)告就到這里，也非常感謝我們一些合作者和國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等等項(xiàng)目的支持，也非常感謝各位老師的聆聽(tīng)。謝謝大家！（以上內(nèi)容根據(jù)速記整理，未經(jīng)嘉賓審核）