图为美国马里兰大学王春生博士

 　　王春生：我先介绍一下马里兰大学，我们有一个项目，我们有9个单位参加。最近我们又成立了一个新的中心，是专门研究电池的。

　　这里头我们最开始是2014年我和许康我们俩合作，国家标准局具有很特殊的实验设备，所以我们就联系国家标准局让他们也参加。我们是2014年成立的。我本来应该是24号过来开会的，但是我们是成立了第四次大会，我们已经从三个单位的层面上正式成立了。

　　我们有一个指导委员会，在马里兰大学出两个人，还有一个是马里兰大学的能源中心主任。NIST有两个人。这个是纽约锂电池的咨询公司。

　　这个中心里头主要是三个单位，这些是国家实验室，包括海军实验室，这是陆军的另外一个实验室，我们还有一些学校。

　　我们主要的运作方式是成立了一个Consortium，就是吸引有能力的人来交会费。

　　我主要讲一下电解质。这个是一般的锂电池，锂电池我们都知道，它是不安全的，怎么办？我们就做固态的，它的问题是界面问题，怎么解决这个问题？就是薄膜电池，但是能量密度太低了，怎么办？变成三维的，你只是增加了它的界面，再一个办法就是三维的多孔结构。我们采用的办法是用一种材料，电解质是一样的，电解质在这里和在这里是一种材料，不同的就是中间放上碳。

　　另外一个办法，负极要膨胀，电解质不膨胀，电解质是一个很大的问题，怎么办？硬和软结合在一起，还是容易造成一种稳定的界面的，但是导电性太差了，怎么办？我们做成复合的电解质。

　　用水来做，水是安全的，但是水的问题是，能量密度不行，通常加点盐可以提高一点，但是也很有限，基本上都是小于2伏的，怎么办呢？加盐，把水的活度降低。我们能不能再高一点，2伏不够，看看有机电解质，其实有机电解质也不高，才3.2伏，如果当电位低于它的稳定值的时候，他就可以又拓宽大概1伏左右。我们要做的是，把盐加高，让它分解盐。

　　我们今天想把这三个链接在一起，讲一下固体电解质和水溶液电解质。今天我要讨论两个问题，一个是水溶液，一个是固态里头，我们认为用全固态的，用电解质来做电极。

　　我先说一下水溶液。水溶液的能量密度主要是取决于电压和容量，容量是由电极决定的，电解质主要是靠window。这个是它的电位，这是锂的，水是1.23，这个已经知道了，这基于活动系数是1来说的，加了盐到了2伏。

　　现在我们想用这个，我们看一下水溶液可不可以？试一下。这个是2伏，下面是氢，上面是氧。如果在这个SEI里头，你看成分，这些是盐，很多这些都是电解质，这里是水，你在这儿一分解就变成了氢气，在上面一分解就变成了氧气。我们把水分解的电压往下降。我们加了很多的盐就可以把它降下来，减了很多盐，盐的分解就可以让电压往上升了。

　　我们放了很多的盐，它可以让水的活度下降。

　　试一下锂锰氧，我们做了一个2.3伏的，我们跟能源部说我们第一次可以做到这么高的能量密度，他们说再给你们一点钱，然后就给了我们60万，现在我们已经做到了200瓦时，这个是电极的重量，不是整个电池的。如果按照50%来算的话，我们可以达到100。

　　两年以前我们没有设想到SEI，只设想到了活度的东西。在你盐加很多的时候，我们来测一下它的结构，这时候一个盐里头的周围有四个水，外层还有四个水。这个是21膜以后一个锂上其实就剩下了2.5个水，这2.5个水是固定住的。

　　当你在21摩尔的时候，跟固体的盐基已经很像了，你可以看到氧的含量，它的溶解度是在下降的，导电性和现在的有机电解质也是相当的。

　　我们来测一下它变化的性能。先测一下温度，我们用的是不锈钢的，我们发现，他可以到1.9到4.9，我们仔细看一下，正常的话应该是1.2，我们放大一下来看看这块到底发生了什么？如果放大的话，你会看到摩尔上升的时候，如果你拉平的话这个是电流，很下，开始确实是有反应的，到了一定程度之后才开始反应，这块是这样的，这块发生了什么？为什么在这块会有反应？我们就根据这个结构，我们就算了一下，这块到底发生了什么反应？我们计算了以后发现当我们加了21摩尔以后，盐分解的电压已经从很低的电压提到了2.8伏。这一块的分解其实是由于盐的分解。

　　我们再看看分解以后的情况，它分解出了氟化锂，而且是多晶的。

　　我们用两个正极、负极试一下，看看这个电池是不是好用的？这个是正常的1.2伏，如果你用硫化木（音）的话，它的电流是在这里的，我们用一下锂锰氧，这是5摩尔、10摩尔、21摩尔，正极也是一样的。这个是硫化木的充放电。

　　我们测了一下自放电，我们看一下这两边的能量密度是不是相当的。这个是我们现在报导的电池，这个是我们开始发文章的时候容量，到我们发文章的时候已经可以达到100瓦时每公斤了。

　　我们又进一步扩展了一下，做一些能量密度比较低的，但是效果很好的，我们用锂铁来做正极，再一个是用高电压的正极，或者是低电压的负极，所以我们用二氧化碳试了一下，希望可以提高它的能量密度。

　　我们开始是在能量密度80的范围，后来到了100，最近可以达到了200。200已经和现在的锂锰氧、锂钛氧相当了。我们也试了不同的正极和不同的负极，现在可以大家200了。

　　这个是目前的水溶液的正负极，这个是有机电解质的，我们的工作正好在这中间，现在能源部是希望把这个能变到这个上面来（见PPT）。

　　这是我们发表的文章，这个是媒体报导的。我们在和公司合作做产业化，最近也是想用在汽车上。

　　看来我也不能再讲后面这个了。

　　提问：王老师，我问一下。

　　王春生：我把我的主要观点说一下。我说一下问题在哪儿，这是薄膜的，这是一般电解质的，我认为这还是可以接受的。这个是在负极上的容量，这个是在正极上的容量，这个是非常不稳定的。电解质不稳定，一个可以做正极，一个可以做负极。

　　你里头的电解质不可以用简单的办法来处理，你必须要改，改的办法要参碳。现在很多人说界面阻力大，其实电解质是不稳定的，它造成了界面的阻力大，我们还没有谈论膨胀，我们没有谈正极，下一步的任务是把正极放在里面。我现在要讲的是，这个测试方法要改，第二所有的材料里头，Lipon为什么好？就是因为它里面没有金属，Lipon这个是10的负6，这个是10的负3。LLTO、LLZO这个也是有问题的，这个是要还原的，而且有电子导电，现在是怎么这个问题。

　　这个我们做了电池的测试，我们可以把它做成纳米的全固态电池。

　　这个是我很早以前发的，它就是电子导电的，和锂反应。我们用了很强大的办法测试它的两端。这是一个电池的薄片，这么放上去是没有电解质的，测导电性的时候又倒回来了。我还可以测出它的导电性和成分的关系。