6月20日，由中国化学与物理电源行业协会主办的第十一届“中国国际电池技术交流会”在深圳会展中心开幕。本次交流会以“动力电池和储能电池”为主题，重点关注了电池应用领域。全球50多位电池业界顶级专家亮相交流会并发表了主题演讲，来自50多个国家和地区的800多名行业专家、学者和企业家与会。图为来自美国Wildcat公司的Li Bin先生在CIBF2014中国国际电池技术交流会上发表主题演讲。

　　Li Bin
　　今天我要讲一下如何通过高通量筛选法发现电池电极和电解质材料。我们做了很多实验和设计，包括合成、测试、分析等，终于找出一种新的方法来帮我们寻找新的材料，在制造平台方面可以同时合成上百种物质，并同时生产上千款电池。由于进行了大量的研究和实验设计，所以我们有很多数据，也可以用自己的软件进行数据分析。
　　我先给大家介绍一下高通量筛选的能力。它可以同时进行多种正极材料的筛选，通过这种合成方法可以得到很多材料。在过去几年中，我们将实验数据积累成一个电池数据库来研究各种材料。这些研发技术使我们公司在2012年被评为世界五十个最具创新能力公司的之一，其他上榜公司还有三星、谷歌、微软等。
　　我们对于材料供应链，比如电池生产商、汽车公司、医疗公司、消费品生产商等都有合作，同时也与国家级实验室进行过一些合作。我们的研发成果可以使客户减少成本，提高导向力，并使产品上市时间加快。
　　下面我向给大家介绍一下高通量筛选的方法。在实验中，我们先进行合成，然后再进行电解质的准备、检测，最后进行筛选，之后再进入到第二次设计。因为每个部门都要实现完全自动化，所以只有通过这种比传统做法更快的方法，才能做到每个步骤之间的快速互动。
　　高通量不仅意味着整个生产效率的提高，还意味着实验的成功性也在提高。实验前期，良好的前期设计对于实验的成败至关重要。前期设计可以让我们考虑到实验涉及的多个方面，以及不同合成的状况，也就更可能获得成功。由于我们有很多实验数据，因此可以进行较为全面的分析，并得到更为优化的结果。因为有了自动化筛选的过程，所以第一次筛选到第二次筛选的速度有所增加。有了系统化的设计和自动化的筛选，就可以更高效地利用我们的科学设备，从而降低成本。
　　接下来给大家展示一下高通量筛选如何寻找并开发新的电池材料，以及如何更高效地发现一些有意义的实验结果。在这里我要着重提两点：第一、我们每次项目的持续时间大概是3～8个月；第二、在每个项目中，我们要完成很多实验，其中一个项目进行了大约3000至6000个实验。高通量的筛选比传统的方法更加高效，以CM1为例，在实验设计阶段磷酸盐的涂层非常重要，我们的策略主要分成以下几个部分：第一是改变磷酸盐和锂的比例；第二是通过减少分子的大小来减少分子中的缺陷，提高它的容量和传导性。由于分子的数量、结构、大小都要协调，如果设计多个实验，如何在几个月内全部完成？我们找到了一种复合物，它的容量比容较高，而且效果也不错。通过这样的设计，在一周之内就得到了所需的数据。
　　另外一个例子就是离子硫酸盐。我们给客户体提供这种材料供其筛选看重的主要是它的容量。它的容量可以达到270毫安每克，但这种新材料没有电镀压的减损，这在离子复合物方面也是一大问题。通过实验我们发现，在其他正极材料平均电压在下降的情况下，这种新材料的电压反而上升，而且随着不同循环的进行，该材料的放电电压也保持稳定。
　　对于高溶压电解质，我们要看的是它的效率。为了找到EM1，我们先后筛选了5000种物质。我们测试了EM1在不同的高压情况下的表现。在实验中，我们发现一种高压的晶体物质同样可以提高负极材料的寿命。一种命名为EM1.3的物质有超过9种的复合物，对于不同的正极材料，它的容量表现大大提高。同时，这种物质也可能会由于吸附能力不强，造成分布不均匀而导致失败。但我们发现一种新的电解质添加剂可以解决这个问题。
　　我们参照以下两个标准筛选了其他组成部分：一是容量，、二是循环寿命。可以看到在没有高压添加剂的情况下它的表现非常稳定。在没有任何电解质的情况下添加EM3，EM3和高压LCO可以很好的复合合成，EM3可以很好的控制LCO。
　　下面我给大家介绍一下我们的两个合作项目。第一是电解质的优化。我们和世界最大的电池生产商进行合作，我们需要开发新电解质来提高其电池在高温下的寿命。我们在4个月内进行了3000个实验，并得到了高容量，寿命长的电池。第二是我们和全球的材料供应商一起合作的项目，我们在8个月里进行了6000个实验，希望可以提高正极材料的能源密度，同时提高它们在高温情况下的寿命。通过实验可见它们在高温下的表现也很不错。
　　筛选的工具是种新材料，而且是世界上独一无二的。通过这种高通量的筛选方法可以找出材料合成和电化学方面的特性，并缩短研发时间、降低成本，提高实验的成功性。我今天介绍的仅仅是我们70多个项目中的2种正极材料——CM1、CM3，和两种电解质添加剂。
　　谢谢大家！
 

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