5月23日，CIBF2018 第十三届中国国际电池技术交流会展览会在深圳会展中心开幕。美国Wildcat Discovery Technologies公司李斌博士在技术交流会上发表主题演讲。以下是演讲正文：

谢谢杨老师的介绍，感谢大会组委会的邀请。今天很荣幸在这里代表我们美国Wildcat Discovery Technologies公司与大家分享与德国宝马公司合作的项目之一的结果。

希望通过今天的报告和大家一起探讨有关电池材料评估的两个问题：1、为什么电池材料评估很重要？2、如何进行材料评估。

通过高通量实验平台对材料进行评估，对材料提供厂家可以把电池性能做得更好。对于电池制造厂家或者原值设备制造厂家，可以通过评估，筛选出电池里面每个最好的材料，然后电池性能可以达到最好。

我说的评估与传统方法不一样，拿到新的811材料，就是拿标准的电解液制作电池进行评估等。我们这里讲的评估是针对811材料找到匹配的导电剂、电解液等，电池材料里面每个部分是根据新的材料811进行量体裁衣，找出匹配的相应材料。评估过程中，对于材料的优化是必须的。

首先和大家分享811电极的设计，这里设计到电极的厚度，孔隙率，活性物质的量，什么样的粘结剂、什么样的导电碳，如何影响电池的表现。我们评估的时候电解液是不可缺少的部分。

有关电池设计，有关811基片设计，包括三大部分：1、基片本身的设计。针对电池的功率、能量密度改变活性物质的量、孔隙率等等。电池测试过程中也改变，比如不同的测试温度、不同的测试条件，最终要看电池性能的评估，这方面包括可逆容量、倍率性功率以及容量保持率和功率保持率等。这与宝马合作项目当中，我们每个方面有变量的数目，比如这里两种不同的活性物质量，三种电极的厚度，如果你要做简单的组合化学，而且每个条件做成三个电池，保证它的重复性。总共会有2.16万个电池，这是相当大的数目，无论是成本还是实现的角度都是很不划算。我们在项目与宝马合作当中，通过合理的实验设计以及经过几次的循环设计，总共进行了1200个电池，所有的都包括到了，做了系统合理的研究。即使我们有高通量的实验平台，合理的实验设计还是相当重要。

在看实验数据之前，我想强调一点，因为GPM的每个组成都会改变，如果想拿到很好的电池评估，基片质量很重要。对于工业生产来说，基片的配方是固定的，而且经过多次优化，像工业生产拿到很好的基片质量。在这个实验当中改变基片的组成，粘结剂等，你要每个都进行优化，才能达到很好的基片质量。因为Wildcat Discovery Technologies公司有这个平台，所以可以优化基片质量，拿到最好的基片，来制作电池，我们可以达到这个要求。有关活性物质的量，这里有92%和94%，这是与宝马去年的合作项目。今年我们还在811方面继续合作，现在活性物质量提高到96%，厚度当时的设计是60微米到90微米，90微米相当于30Mg。孔隙率设计了23%和29%。

电极设计对倍率性能的影响，左边的图，放电容量，从左到右随着基片的厚度增加，衰减很大，而且当你提高孔隙率从23%到29%，稍微有一点提高，但是提高不是很大。再看右边的图，充电容量、比容量，这时候充电比容量也是受到基片影响，影响程度与放电相比要小一点。蓝色与黄色是92%的活性物质量和94%，这个影响就到很厚的基片有影响，60微米的时候影响很小。

811和622这两个材料相对比，同样1C，放电容量保持率，明显622的容量保持率比811要很多，特别是厚的基片条件下。我想提醒一下，622材料已经做过很多的优化，包括材料本身，还有基片本好的优化，811去年这个时候还没有做到很多的优化，还是做基线，今年在1C，在90微米基片上，它的容量也可以达到80%。这个优化还是相当重要。

基片设计与脉冲功率的影响，这是3C的脉冲，对于10%的SOC以上，622的放电脉冲功率在不同SOC条件下有很好的相关性，从30%-90%，他们都是有线性关系，对于811，它的线性关系同样在于10%，基本没有什么线性关系，在90%有一定的线性关系。我们明显看出左边811的放电功率明显是高于622材料。强调一点，正是因为有了高通量平台，可以拿到很多数据点，可以很容易找到相关性。

电极设计对脉冲功率的保持率，基片厚度的影响，基片的厚度从60微米到下面的90微米，实心的。明显可以看出来，基片的厚度对脉冲的功率保持有很大的影响。如果改变基片的活性物质的量，可以看出从92%蓝色的到94%，从这个地方可以看出来，在60微米的时候，两者基本没有什么区别。但是到90微米的时候，在92%到94%，他们的脉冲功率的容量保持率有很大的不一样，这与实际电池设计的时候考虑什么样的厚度、什么样的活性物质都要综合考虑来进行达到最优化的功率性能还是能量密度性能。

电极的设计对于循环性能的影响，左边看的是323个循环的时候比容量，这个基片厚度增加的时候，比容量衰减比较大，特别是放电的时候。在充电的时候，右边这个的比容量，右边放电容量的保持率。在60微米或者75微米的时候，基本上92%的活性物质量与94%没有区别，92%的时候他们的容量保持率有很大的区别。对于孔隙率23%-29%的时候，有一点影响，但是影响比较小，也就是说你考虑电解设计可以采用低孔隙率，达到更高的体系能量密度，又不影响它的容量保持率。

再看实验室对下面一部分关于导电碳、基片厚度和粘结剂的影响，我们测试了30摄氏度和55摄氏度，今天重点讲粘结剂的影响。

第一个循环，有ABC三种不同的粘结剂，下面是显示了不同的配方，改变粘结剂的量与导电碳的量。第一个情况基本没有区别，粘结剂对于倍率的功率和容量的保持率影响，粘结剂对于倍率性的影响，左边的图是75-90微米，比容量在1C影响很不一样。第二个是粘结剂的配方对于1C的放电容量也有很大的影响，但是右边的图对1C的空电容量没有影响，基片的厚度也是没有太大的影响。粘结剂的配方，这里面也是改变了导电碳的含量，对于脉冲功率的影响，这两种不同的粘结剂配方，1%的粘结剂和3%的粘结剂，对于75微米的基片厚度，它的循环在200个以后，对于90微米的厚度，它的影响相当大，就是1%的粘结剂的脉冲功率保持要好很多。这是粘结剂含量的影响。粘结剂种类的影响，它的配方是94%、1%、5%，1%是粘结剂。粘结剂从C换成A，脉冲功率还是有很大的提高。粘结剂对于循环性能的影响，左边的是30摄氏度的循环，323个循环的时候，它的比容量，同样可以肯出来，对于基片的厚度，影响取决于粘结剂的配方，所以这里可以看出有两个配方，无论是75微米还是90微米，在这个配方条件下，它的容量保持率基本上是一样的。55摄氏度的时候，这两个厚度基本上没有相互影响，这主要是因为厚的基片，动力影响比较小。同样可以看出粘结剂的配方对于它的容量保持率还是有很大的影响。低含量的粘结剂和高含量的导电量保持率低一点，在55摄氏度的情况。

总结，有关基片设计影响因素很多，如何进行811的评估？我们强调基片本身的配方、导电碳的种类等等的影响。总之，如果希望对新的811材料拿到最好的性能表现，必须对它进行各方面的优化。

有关电解液的影响，测试了10种不同的电解液，主要是测试温度和添加剂等，还有粘结剂和电解液之间的相关影响。有关实验设计，我们这里有10种不同的电解液配方，前面2种不同，主要是在添加剂这方面。第一个循环的比容量明显看出来电解液第9、第10对首效循环的比容量影响很大，在9和10达到100mah/g。有关电解液循环性能的影响，蓝色的是基本电解液，有6号电解液加添加剂，9号电解液，明显可以看出来9号的时候循环性能优很大提高，300循环的时候可以达到85%的容量保持率，这是电解液本身的影响。如果看电解液和粘结剂的相互影响，这里是看脉冲功率的保持率，对于蓝色的基本电解液，粘结剂C是最好的。当你拿到最优化的电解液，绿色，这两个粘结剂基本上性能表现一样。如果进行电解液材料评估，没有拿到最好的电解液的时候，你的评估电解液添加剂，评估粘结剂，你的结论很有可能是错误的。所以系统性的全面的评估还是相当重要。

希望通过今天的报告和大家分享811材料评估，这个材料评估的电池组成每部分的优化都很重要，如何进行优化？我们Wildcat Discovery Technologies公司有高通量平台、HTP，有高通量平台才可以进行全方面的电极设计，然后电池性能评估。今年我们重点选用8种811材料进行系统性评估，这个评估包括改变基片设计和其他的组成，包括导电碳、负极材料的筛选等。

再次感谢这次合作项目当中做出贡献的同事。谢谢大家！

提问：李博士，我们是做动力电池的，您做的报告对我们的电芯设计方面有很大的启发。您设计的提到的基片厚度，对脉冲等的影响，有没有可能从离子导电、极片阻抗的角度分析对最终的性能影响？比如不同的极片厚度孔隙率设计成相同的阻抗特性，这样对电池性能会不会有差异？

李斌：我想强调一点，它用我们的高通量平台做的小型电池，但是这个项目和宝马合作的是几个方面，对于材料，做相互的比较评估，还有就是宝马拿这个材料，拿我们的数据来放到他们的大电池的模拟系统里面再做进一步的评估，后续的工作还是必须要做的。

（根据速记整理，未经嘉宾审阅）