受動力電池技術水平所限，新能源汽車續航里程不高、壽命不長(充放電次數低)、衰減率較高，阻礙新能源汽車大規模應用。近日，韓國、日本相繼宣布在動力電池材料技術上有突破，未來動力電池成本將下降。

在國軒高科第五屆科技創新大會暨第四屆動力能源高峰論壇上，北京理工大學吳鋒教授和與會嘉賓分享了“動力電池與相關材料研究進展”。

“國家的重大需求促進了動力電池新的飛躍發展，在保證安全性的前提下，高能量、高功率、長壽命、低成本、無污染的新型動力電池正在根據不同的用戶需求，形成產業，走向市場。”吳鋒表示，“鎳氫電池、鋰離子電池、高比能新體系電池和超級電容器之間的技術融合十分重要，這種技術融合的本身也是技術創新，它將和互聯網一起，為我國新型二次電池的發展，掀開新的篇章!”

吳鋒表示，動力電池發展中面臨以下問題：能否構建出新一代高比能電池?能否解決電池的安全可靠性問題?能否實現電池的長壽命?能否提高電池的性價比?

吳鋒介紹，2015年動力鋰離子電池能量密度指標為電芯120-180Wh/kg，材料體系主要是磷酸鐵鋰-石墨、三元-石墨。2020年新一代動力鋰離子電池能量密度指標是：富鋰(250mAh/g)-硅碳負極：電芯300Wh/kg。

動力鋰離子電池能量密度的提高，除與正負極材料相關外，對所采用電解液的要求也越來越高。吳鋒表示，采用NCM三元正極材料和Si/C負極材料，可制備出能量密度319Wh/kg的高比能鋰離子電池。

關于300Wh/kg動力電池材料體系研究進展，吳鋒表示，研究了二價鎳含量對高鎳三元正極材料NCM811中鋰鎳混排現象的影響，發現增加鋰的化學計量比，可以增加材料中二價鎳的含量，從而降低材料中的鋰鎳混排，改善材料的循環穩定性能。另外，制備了010晶面優勢生長的高鎳三元正極材料(LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2)，電化學測量表明該材料具有良高的倍率性能。并設計并研制出電化學活性面優勢生長的球狀分級結構，顯著改善鋰離子電池用富鋰錳基材料的倍率循環特性倍率性能。

在負極材料研究方面，通過“直接涂膜法”合成無需粘結劑的SiO/CNx復合材料電極。含氮碳網可以緩沖其在循環過程中的體積變化，在SiO表面形成較好的導電網絡，為電子傳輸提供穩定通道。并且采用高能球磨法合成了Si/Ni/石墨復合材料，金屬Ni和石墨相互交錯形成了良好的導電網絡，納米晶體Si被原位的嵌在SiOx矩陣中，提高了SiOx的電化學活性。

對于功能電解液的研究，設計并研制出一種含硅酸鋰的新型泥漿電解液，顯著改善高電壓鋰離子電池正極材料安全、循環穩定等特性。另外還開發出安全性功能電解質和添加劑：將咪唑啉酮類、哌啶環類離子液體、阻燃型磷酸酯添加劑分別與成膜添加劑亞硫酸丁烯酯復合，開發出一系列具有阻燃性和電化學兼容性的功能電解質體系，顯著提高了鋰離子電池的安全可靠性和溫度適應性(將使用溫度范圍從-20℃至+60℃拓寬到-40℃至+80℃)。并且研制出具有寬電化學窗口、高熱穩定性和室溫離子電導率達到10-3S/cm量級的“介孔SiO2+離子液體”網絡結構的固態化電解質，為解決新型高比能電池安全性問題提供了材料支持。

除了電池材料的研究，吳鋒還介紹了電池回收技術的研究進展。他表示，目前二次電池已滲透到國民經濟和人民生活的各個領域，電池產量急劇上升，對社會產生了巨大的環境和資源壓力，依據我國新能源汽車銷量預測，2020年僅動力電池的需求就將達到300億瓦時，對環境的負面影響將日趨嚴重，鋰資源也將日漸匱乏。采用環境友好的天然有機酸回收新技術，實現了廢舊鋰離子電池的綠色高效回收(鋰和鈷浸取率分別為98%和94%)，優于國外使用強酸的工藝技術，避免了強酸回收處理中的二次污染。