第八届亚洲化学电源会议

贾旭平

第八届亚洲化学电源会议于2015年8月21-25日在中国昆明召开，由个旧圣比和实业有限公司主办，复旦大学协办，会议主席为个旧圣比和实业有限公司张平伟博士和上海复旦大学夏永姚教授。会议共收到论文170份，除开幕式大会外，分三个会场分别就材料及锂离子电池、电池要素及新体系，燃料电池及电容器等进行了交流讨论，会议分口头报告和墙报两部分。

大会报告

会议开幕式后随即安排了三个大会特邀报告，分别由日本同志社大学的Minoru Inaba教授介绍了聚合物电解质燃料电池用高效催化剂的壳核结构Pt材料、韩国Seung Mo Oh教授介绍了硅基材料的失效机理分析以及中国李泓研究员介绍中科院物理所和中科院研究所高能量密度电池的研究成果。

1 日本同志社大学的Minoru Inaba教授的报告

该报告涉及三方面内容：

(1)为何发展燃料电池

Inaba教授的分析指出，世界上的石油资源可供开采40年、天然气70年、作为原子能发电的铀可供开采70年，最丰富的煤资源也只能开采230年。同时，国际上要求减排呼声高涨，到2030年，日本要求2030年减排(CO2)26%。因此，日本也极其关注太阳能等可再生能源的利用。借此利用再生能源电解水得到氢气，通过燃料电池发电将氢再回复到水的闭式循环，被认为是未来氢能时代的特征。由此，日本政府以及各大汽车企业一直支持氢燃料电池技术开发。日本丰田公司于2014年12月15日宣告其燃料电池轿车“Mirai” 生产入市。鉴于高压氢瓶的发展(70 MPa、122.4 L)，一次装满氢需3 min，可以使燃料电池轿车行驶650 km。该车定价为7 233 600日元，政府补贴2 000 000日元。目前日本加氢站有100个、2020年预计达1 000个、2030年预计达到5 000个。

(2)一种固定型共发电系统进入日本家庭

2009年开始，日本已经推出一种共发电系统，它是由天然气作燃料，经由重整转化成氢源，提供给燃料电池发电：城市煤气→H2→PEFC→电加热(热水)，供家庭使用

2009年以来，累计供应量达到10万套。其中技术水平进步表现在转换效率和使用寿命，2009年转换效率 (热加电)只有80%，寿命40 000小时；2015年可达95%和70 000小时。同时一套1 kW 系统的价格也从原先的330万日元降至160万日元。

(3)催化剂载量如何降低

催化剂Pt/Pd/C制备的传统方法是采用通过Cu单分子层欠电位沉积，然后再用Pt置换出来，但是这种方法不适用规模生产。Inaba团队研究出一种新的方法，称之为平衡电位法，并制备出壳核结构的Pt/Pd/催化剂，在大大提高了催化活性和保持耐久性的前提下，载量可以降低。

2 韩国Seung Mo Oh教授的报告

该报告揭示了硅基材料的衰减机理：

(1)碳包覆SiO负极

随着循环的进行，电极因体积发生变化造成开裂，导致表面积增大和电池内阻降低。随着SiO中嵌入的锂量的增大，一直到形成最大量的富锂晶体Li15Si4相，其体积变化也达到最大。在重复循环时，SiO衰变使阻抗增大和锂损失掉。这就是SiO电极的衰退机理。实验表明，采用LiBOB添加剂可以延缓衰退。

(2)硅的粒度尺寸对不可逆反应有影响

对于大尺度粒子的硅电极，锂损失是主要衰减来源，它超过了电解质分解的贡献。相反，采用纳米级硅电极，由于极大的表面积，致使电解质分解成为主要衰减来源。

3 中科院物理所李泓博士的报告

该报告宣介了“中科院的战略前沿研究五年计划(SPRP)”的主要进展与成果。

(1)计划期限：2013-2018；

(2)主要目标设定：200Wh/kg，2015年；300Wh/kg，2018年；

(3)参加单位与人员：12个中科院研究所和22位学术带头人；

(4)主要研究对象：材料、电池、电池组与系统；涉及锂离子电池、全固态锂电池、锂硫电池、锂空气电池等；还包括设备制造与两个分析平台创建等；

(5)主要进展：物理所LMO2表面包覆层研究促使提高电压下提升比容量、碳/硅结构负极等；青岛所聚合物电解质及电池演示；宁波材料所制备的8 Ah软包装硫化物固体电解质锂电池的比能量达到240Wh/kg，展示了良好的发展前景等等。

分会报告

中国电子科技集团公司第十八研究所刘兴江博士作了“新型锂电池关键材料”的报告。报告中指出，为提高电池的比能量，开发高压正极材料和高比容量电极材料成为非常重要的技术途径。采用固态法制备出了尖晶石-LiNi0.5Mn1.5O4(s-LNMO)和LiMnPO4高压正极材料。其中混合了Fd3m和P4332空间点阵的s-LNMO具有非常高的比容量，达140 m Ah/g，且在55℃下具有较好的充放电循环性能。电解质是金属锂电池的关键材料，包括锂硫电池和其它锂蓄电池。固态电解质有助于维持锂在水性溶液中的稳定性，并且能提高锂硫电池中硫的利用率和循环性能。另外，固态电解质也是高安全性和长寿命固态锂电池的关键材料。

钠离子、镁离子、铝离子电池作为廉价二次电池体系是学术界/产业界关注的另一热点。其中，武汉大学的曹玉良教授系统地研究了钠离子正负极材料的合成方法及电性能，其制备的硬碳负极材料比容量达到280 m Ah/g以上，非晶磷的比容量高达1 750 m Ah/g。作为钠离子电池正极材料，在传统过渡金属氧化物及聚阴离子材料以外，发现隧道结构Na3Ni2SbO6比容量高达120 m Ah/g；日本东京理工大学的Komaba教授小组报告了P2和P3型Na2/3[Ni1/3Mn2/3]O2材料的充放电机理，其中P2型放电比容量达到160 m Ah/g，显示了较高的比容量和较好的结构稳定性。

电化学电容器以其高比功率、长寿命、高安全性等特征广泛应用于混合动力、车启停回收能力及脉冲输出、风力发电和备用电源。本次，日本东京农工大学的直井教授报告了最新研发成果。直井教授以钛酸锂与碳纳米管的复合纳米材料为基础，制备出了高能电化学电容器，其比能量达到21 Wh/kg，比功率达到11 kW/kg。

关于亚洲化学电源会议

亚洲化学电源会议是有关化学电源前沿基础和应用技术的国际性会议，主要为亚洲化学电源同行就锂离子电池，电化学电容器、燃料电池及新型储能体系领域的前沿基础和应用技术的最新进展提供一个交流和讨论的平台。第一次会议于2006年在日本成功召开。第二届在中国上海召开，之后分别在韩国(2008)、中国台湾地区(2009)、新加坡(2010)、印度(2012)和日本(2013)召开。