山西大同大学副教授蒋尚：构建新颖形貌复合电极材料，提升电化学性能

山西大同大学副教授蒋尚：构建新颖形貌复合电极材料，提升电化学性能

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主讲嘉宾

尚江，山西大同大学化学与环境科学学院副教授，主要研究方向为石墨烯的合成与功能化、高性能石墨烯复合材料的制备及锂离子电池与超级电容器材料性能。通过构筑新型形貌的复合电极材料来提高工作电极的电化学性能，以得到高能量密度、高功率密度的储能器件。主持山西省教育厅高等学校科技创新项目1项，山西大同大学博士科研启动基金1项，参与多项重点项目的研究。

4 关键提示 开发电动汽车动力电池的经济意义

电池是当前新能源汽车技术和成本的最大瓶颈，也是新能源汽车产业链中利润最高的环节，丰厚的利润将长期维持。动力电池行业从无到有，从当初十几亿的市场容量发展到2018年325亿左右，未来几年还将增长十几倍，巨大的增长空间将利好整个产业链。电动汽车将带动与其配套的相关设备产业快速发展，如充电站、充电适配器、大功率充电设备连接器等。

我国的新能源汽车产业取得了长足的进步，从2011年到今年上半年，新能源汽车累计销量已经超过百万辆，从2016年全球新能源汽车销量分布图可以看出，我国的销量远超欧美。我国的动力电池技术取得了有目共睹的长足进步，据统计，2016年中国锂动力电池企业总出货量达到30.5GWh，较2015年同比增长79.4%。而且令人欣喜的是，企业集中度还不错，前两大企业比亚迪、宁德时代占据了48%的市场份额，前12家更是占到了80%，我们已经看到了一批优秀的企业，龙头企业无论是销量还是技术水平，都已经跻身世界动力电池先进行列。

5个核心提示 锂离子电池的分类

电池主要分为化学电池、无锂电池、生物电池三大类。化学电池又分为一次电池、二次电池、燃料电池。我们常见的镍铬电池、镍氢电池、铅酸电池、锂离子电池等都属于二次电池。物理电池包括太阳能电池、双层电电容器、热电池等。生物电池又分为酶电池和微生物电池。锂电池又分为锂一次电池和锂二次电池。

锂一次电池的研究始于20世纪50年代，在20世纪60年代的能源危机期间，锂一次电池得到了很大的发展。20世纪70年代，锂一次电池开始实现商业化，进入手表、计算器、植入式医疗器械等领域。目前，有多种材料用于制造一次电池。在商业化锂一次电池的同时，人们发现许多层状无机硫化物化合物能与碱金属发生可逆反应，这类化合物统称为插层化合物。基于插层化合物，诞生了锂二次电池。其中最具代表性的是1970年埃克森美孚公司的MS采用Li-TiS体系制成的第一个锂电池。但由于其枝晶引起的严重安全隐患，未能成功实现商业化。

6个核心提示锂离子电池与锂电池有何不同

锂离子电池是由锂电池发展而来的，那么首先要了解锂电池是什么。比如以前相机用的纽扣电池就是锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或者亚硫酰氯，负极是锂。电池组装好之后，电池就有电压，不需要充电。这种电池也可以充电，但是循环性能不好。在充放电循环过程中，容易形成锂晶体，造成电池内部短路，所以一般情况下，这种电池是禁止充电的。后来又发明了以碳材料为负极，含锂化合物为正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂，只有锂离子，这就是锂离子电池。

电池充电时，在电池正极上有锂离子生成，生成的锂离子通过电解液向负极移动。用作负极的碳具有层状结构，具有许多微孔，到达负极的锂离子嵌入碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量就越高。同样，在电池放电时（即使用电池的过程），嵌入负极碳层的锂离子被释放出来，向正极移动，返回正极的锂离子越多，放电容量就越高。目前所说的锂离子电池，通常都是锂二次电池。

1990年，日本索尼公司正式推出石墨锂离子电池，成功利用可逆脱锂的碳材料替代金属锂作为负极，克服了锂二次电池循环寿命低、安全性差等缺点，锂离子电池实现商业化，标志着电池行业的一场革命。

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