AI驱动半导体向上 再议创新合作第二届半导体第三方分析检测生态圈战略大会召开

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　　青年才俊汇集 高端学术交流 第十八届全国青年分析测试学术报告会暨青委会换届大会在桂林召开

　　2020年12月2日，第三届全国锂电池失效分析与测试技术研讨会在天目湖豪生大酒店召开，本届研讨会聚焦电池与下一代电池关键材料与器件的失效分析，围绕电池失效分析与测试技术进行有关科学与技术的交流与研讨，吸引相关领域学者、产业链上下游企业研发人员超400人参会，仪器信息网作为特别支持媒体参会报道。

　　会议由天目湖先进储能技术研究院、溧阳市人民政府、江苏中关村科技产业园联合组办，溧阳深水科技咨询有限公司承办，会议为期两天，会议首日依次展开锂电正极材料、负极材料、锂硫电池、钠离子电池等四个专题的15个大会报告及对应专题讨论。

　　会议次日为分析技术、电池热失效、电解液失效、电池模拟仿线个大会报告及对应专题讨论

　　由于电池失控过程中内部反应复杂，目前对热失控的引发原因仍没有一个清晰的认识。崔光磊介绍了其课题组利用绝热和等温量热仪，对三元电池在不同环境中及不同条件下的热行为特征进行系统表征，提出电池管理系统的设计应综合及智能化的考虑电池在不同阶段的放热特点。此外，基于自主设计的同位素标记-气体质谱在线检测装置及电池热失控过程中内部材料原位气体穿梭效应检测装置，首次揭示了三元/石墨电池体系中负极产氧及其穿梭至正极而释放大量热量为电池热失控的主要触因。

　　学术界与产业界都在全力开发更高单位体积内的包含的能量和更安全的锂离子电池，正极材料是制约锂离子电池单位体积内的包含的能量逐步提升的瓶颈。尉海军在报告中重点介绍了富锂正极材料尤其是LLOs的最新研究进展并对其失效过程展开讨论，通过系统的研究来逐步提升其循环稳定性，尤其是降低其循环过程中的电压降，逐步推动材料走向应用。

　　失效分析技术可以帮助企业提升产品的可靠性、降低风险成本、保证用户权益，是未来产品研制与推广的必经之路。而锂电失效分析是一个非常负责的过程，魏丽英表示，针对失效分析，公司正在尝试将失效分析流程标准化，从多角度分析，利用电子显微镜观察颗粒内部裂纹，应用相关原位技术表征材料结构变化，利用电化学工作站分析界面问题等多种设备多种方法作为切入点，以期综合多种方法和失效分析数据，将材料结构与电性能数据间建立更强联系性。

　　近十年来，电池的充电速率慢慢的变成为限制其应用的突出因素，电池快充能量由电极反应速率决定，是电极反应过程中电子传到、离子传导和电化学转化率的集中体现。季恒星报告面向快充电池对高倍率电极材料的需求，探讨了在不损失单位体积内的包含的能量、循环寿命等性能指标的同时，怎么样提高电极反应速率，并从“界面消除”、“界面重构”、“界面催化”三个方面介绍了其课题组近期的研究进展。

　　随着高镍三元正极及硅基负极等具有高比容量的正负极材料在电池中的应用越来越普遍，锂电发生失效的风险慢慢的升高，对其进行失效分析相关研究更显重要。夏进阳在报告中主要介绍了比克动力目前硅基负极体系电芯的失效研究进展，涵盖了硅碳和硅氧两种不同的硅负极体系，通过一些案例分析，进行了相应的失效原因的探究。

　　蔡新辉在报告中介绍了不同应用领域电池对快充负极材料的性能需求，简单探究了负极材料充电时的电化学反应机理与快充失效问题，提出响应的快充产品研究开发方案：通过源材料结构优选、包覆及造粒技术、工艺、、材料应用等方面的优化，提升负极材料的快充性能并改善其快充析锂问题。

　　毛鸥在报告中介绍了用碳纳米管等新型导电剂改进硅基负极材料的循环性能及其失效研究。对不同形貌和纯度的碳纳米管和石墨烯及不一样的种类的硅基材料来了实验，制备了不同微观尺度的导电网络，减少导电剂用量，提高了电极结构稳定性，改善了硅基负极材料的循环性能。研究了高容量硅材料与常用的石墨复合负极，发现用碳纳米管及石墨烯新型导电剂，尤其少量的单壁碳纳米管，可以有效提升硅材料用量，增加电池首次循环效率与容量。

　　针对国内“重材料、轻结构”的现状，陈浩森讲解了锂电结构设计的重要意义。他表示，目前，多数企业采用简单模仿来设计电池，不能完全满足电池使役应用需求，更谈不上自主创新电池结构。反观国外，特斯拉设计制造新型4680、2170单体结构，与传统1865相比，材料完全相同，2170系统单位体积内的包含的能量提升20%，系统成本下降约9%，重量下降约10%。因此，急需解决电池先进结构瓶颈技术难题。

　　针对金属锂电极的实用化受到锂枝晶生长和较低循环效率限制的问题，黄佳琦课题组从固液界面形成机理角度理解金属锂界面形成过程，并调控金属锂固液界面形成过程中成分和组成的空间分布，有效提升了金属锂界面的循环稳定性。且通过深入分析金属锂界面离子传输特性，通过构建锂离子单离子传输通道，固定阴离子的方式有效提升了金属锂循环沉积的稳定性。

　　张强在报告中介绍了锂硫电池体系中适用条件下锂硫电池典型失效分析，并提出“锂键”这一化学概念。“锂键”的形成有效增强了锂硫电池正极界面相互作用，抑制了多硫化物的“穿梭效应”。调控活性硫物种的电化学行为是提升锂硫电池性能的关键手段。

　　近年来，研究人员在正极材料的设计制备、负极的钝化保护和电解液的组分改进等方面做了很多有益探索，但是锂硫电池的实用化进展依然缓慢，还面临诸多挑战：正极面容量难以提高、电解液用量过大、电池使用寿命短、倍率性能差以及锂负极稳定性问题等，针对这样一些问题，王维坤结合近期的研究进展提出思考及系列解决方案。

　　随着金属锂负极和电解质技术成熟，不含锂源的材料可用负极。FeS2具有成本低、导电性好、比容量高、单位体积内的包含的能量高等优点，成为存在竞争力的无锂正极材料。然而其在循环过程中，具有电压滞后、容量衰减快等缺点。王丽平在报告中，针对FeS2性能衰减机制，对其充放电过程机理进行了分析。

　　周权在报告中围绕高功率钠离子电池的失效分析展开，主要是针对电池的循环衰减和耐热性两大主要失效现象，来测试表征及机理研究分析，找到其失效原因，并给出针对性解决方案，同时进一步挖掘钠离子电池的潜在特性和可能的性能优势。

　　从资源与环境方面考虑，具有与锂电相似电化学性能的钠离子电池体系作为储能电池更具应用优势。近些年，钠离子电池体系方面的研究取得了突飞猛进的发展，一些电极材料已达到产业化可能。曹余良在报告中简要分析了嵌钠正负极材料的一些问题，讨论了适合嵌钠反应的一些思路，同时对安全性储钠电池电解液和体系成本也进行了一些探讨，并讨论了钠离子电池及其关键材料的发展方向。

　　王红在报告中系统讲解了层状氧化物正极材料在环境存储过程中的失效机理，并发展了一种简单的原位再生方法，使得时获的正极材料重新得到应用。此外，选用ZrO2作为包覆材料，采用固相球磨法在层状氧化物正极材料表面包覆修饰，采用XRD、SEM、TEM、ICP、等方法研究了其正极材料电化学性能、高温性能、空气稳定性等的不同。表明通过ZrO2包覆的正极材料高温循环稳定性显著提升，过渡金属离子的溶出速度得到抑制。

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