图为贝特瑞技术总监闫慧青做会议演讲

为了帮助企业客观分析2016年动力电池行业运行情况，正确把握行业发展趋势，加大动力及储能电池的开发应用，由中国化学与物理电源行业协会和电池中国网联合主办，双登集团股份有限公司、共同承办的“2016年第五届中国电池市场年会暨2016年第一届动力电池应用国际峰会、2016年第二届中国电池行业智能制造研讨会”于11月14日在北京拉开帷幕。本次年会聚集了来自政府主管部门领导、知名科研机构专家、新能源汽车动力电池产业链上中下游的企业家、投资机构代表以及媒体记者等500多人参会。

　　在本次会议上，深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司技术总监闫慧青做了题为《快充类负极材料的研究探讨》的专题报告，以下是根据速记整理的内容，未经本人审核，仅供参考。

　　闫慧青：各位领导，各位来宾，各位代表，我们行业专家们，大家下午好！我是来自深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司的，我今天很大家分享的题目是“快充类负极材料的研究探讨。”

　　讲到快充的时候，很多人都听到过几个广告语“充电5分钟，通话2小时”，我们特斯拉是“充电40分钟，SOC 80%”，这“OPPO对阵特斯拉，谁决定快充技术的未来？”我们不说谁决定技术的未来，但是我们可以清晰的看到快充技术已经是现在大家关注的焦点之一。

　　中国电动汽车增量今天很多专家都已经讲过，我们这里统计2015年的锂电达沃斯的研究和数据来看，2010年和2016年增长是很大的，我们快充的电动汽车会有上升的比例，我们预计不了这个量多大。提到快充，我们到底希望的目标是什么，这个是两年前特斯拉的一个技术老总提出来的，说我们在燃油车的时候，可能加油只需要2分钟可以搞定，我们的电动车在家里充电可能是6—8个小时，所以在2年前他也提出15分钟内要把电动车充好，我们整体的目标也是希望，作为消费者也是这样需求，充电时间一定要接近加油时间，这样我们用起来更方便，所以他提出的充电时间在15分钟以内。

　　我们贝特瑞作为电池材料的一个主要开发厂商，我们能对快充做些什么呢，我们希望能提供一个有利的材料保障，这个我们内部叫“E&G的追梦工程”，我们希望通过我们的材料开发为快充型的电动车起到促进作用，所以我们开发的有正极、负极的黏结剂的导电材的，今天讲的是负极的，其他方面会后可以沟通。我们最终想实现的目标是什么呢？就是充电时间能接近我们的加油时间，最好在10分钟以内，同时能让我们的车续航里程达到500公里以上，性价比与燃油车等同，当然这个是我们的目标，我们要逐渐的接近这个目标。作为快充类的负极材料我们要解决哪些问题看看能应用呢？第一，我们要逐渐缩短它的充电时候，提升他的充电SOC。第二，我们的倍率充电提升了，我们的循环性能可能会下降，所以我们要提升倍率充电下的循环性能。第三，上午很多专家提到了安全性，就是担心负极界面会析锂，所以是作为很重要的方面研究，改善负极界面，提升安全性能。第四，也是关注的焦点，需要持续的降低成本。

　　贝特瑞快充负极材料做了哪些开发呢？我们是做了四个材料的，当然四个材料里倍率性能是不一样的，充电和快充性能是不一样的，第一个，快充石墨类的快充材料。第二个是快充软碳、硬碳的材料。第三个，快充的硅系列的材料，当然硅系列的快充没有前两个性能好，第一是在2C以内的，其他更高一些。第四个，快充碳酸锂的负极材料，这个倍率更大。

　　第一个，快充的石墨负极材料。石墨负极材料解决什么问题？快充的时候主要在恒流阶段快充比较大，所以我们要解决恒流阶段大功率问题，我们电化学体系里面要解决三个极化问题来改善它的快充。我们的负极材料呢？因为整体是在电池里，是处于负电类的那一端、电力低的那一端，除了考虑自身，还要考虑跟他相临近的两个，一个是电解液，一个是急流体。负极材料跟电解液接触，希望能改善他的析液性能，提升浸润，跟极流体接触，希望高电子电导，同时多点接触粘接力。同时我们石墨类材料要解决的问题，是锂离子的嵌入，需要及时补充锂离子，另外快速的及时的嵌入。我们作为负极材料要解决的就是，实现高的扩散系数，短距离、多通道，再到我们整体材料的微观结构或者是我们的一些指标来看，就要实现间距大、颗粒要小、同时结构控制好。

　　我们整体快充石墨负极材料的开发思路，已经不是简单的石墨结构了，我们做的一个整体的结构构建，其实总体来讲是一个梯度碳的结构，一个是梯度碳，一个是梯度内部的结晶度，这块引用了一个内部的硬碳结构，另外就是掺杂改性、SEI膜改善等整体几个加起来开发的材料，这个材料我们开发的第一代产品是BFC—10和BFC—18，这是相关指标，同时我们也在开发极限石墨，那个没有放上来，我们还在持续的开发中。

　　BFC系列的快充材料目前做的水准是10分钟的，就是6C的CC充，10分钟能冲进去82.5%的SOC，这两个都基本是在8%是2点多。而且在倍率循环，这里左边那个图6C充、1C放，我们评测800周BF—10能做到1000周，客户评价比我们循环数据好1.5倍的都有，我们没有放上来。前面是快充石墨类的，第二大类型类是快充软（硬）碳的负极材料。软（硬）碳碳的结构很利于快充，但是有很多优势，高倍率、高安全、长寿命、耐低温的特性，但是也存在一些问题，能量密度比较低、首次效率比较低，所以我们要解决的问题就是要提升能量密度、提升首效。采用的思路，进行一些表面的修饰，减少负反应，同时要进行掺杂，提高储量的容量，提高首效。

　　这个是我们开发的软碳和硬碳的材料，第一个是硬碳的，容量有400，效率83%，我上午看了行业专家给的新能源软碳的目标，容量基本达标了，效率给到85%，所以要继续提升1—2个点。软碳的能量300，效率84%，我们硬碳和软碳，作为快充材料，为什么有很好的优势？就是这个平台，这里是更利于快速的嵌入，不容易析锂，所以安全性能更好一些。在10C充电的时候，左边那个图，6分钟能充93.0%，硬碳是93.0的SOC，软碳是90.7%，而且电压上升是很平缓的，不像石墨很抖，等一下有一个对比图。既然硬碳有很好的快充特性，我们结合硬碳的快充特性做了复合负极材料，跟石墨进行复合，容量可以做到350，效率91%—92%，好的特性在哪里呢？从放大的充放电曲线，左边这个可以看出来，经过复合石墨的电压平台会有一个上升，这样的话金属锂不容易析出，另外充电的SOC也有90左右，这幅图就可以比较出来，纯的石墨SOC上升的同时电压上升也是很快的，但是硬碳就相对平缓一些。

　　第三类，快充硅碳的，其实硅碳跟其他几个比，它的快充没那么好，但是因为我们后期都希望缩短时间，所以我们也在持续的提升它的倍率充电性能。硅碳的快充要解决缩短距离等，有很多种，复合CNO的，增长阻抗，还有硅纳米化，利于锂和硅化合物的形成。这是我们构建硅碳材料的结构，内部有中空的、石墨的、有纳米硅的，表面是一个碳的结构，这样的结构是非常稳定的硅、石墨的复合结构，这是我们材料的一个切面，可以看出来这些是硅的、这些是石墨，表面还有一层碳，最终实现容量1300，效率86.5。我们做了一些评测，跟石墨复合，2C充电，2C比0.2C可以做到84.4，2C充、10C放，循环能达到500周。第二类硅系列材料，硅氧复合材料，碳层的包覆和碳子的掺，实现了容量1600多，效率77.3%，2C充、10C放可以做到80周的循环，在无人机也有在评测。

　　第四类，快充负极材料是钛酸锂，我们都知道离子扩散系数极会比石墨高一个数量级，同时充放电体积膨胀是没有的，因为这个特性所以对快充是非常有利的。但是存在一些问题就是，能量密度低，电子电导差，所以我们开发就是要解决它存在的问题，提升能量密度、改善加工、提升功率密度，同时控制表面的纯度减少产气这样才能应用。我们开发的钛酸锂第一代、第二代，第三代还在开发中，这个是第一代和第二代的相关指标，第二代的产品就是这个球形的，也是为了提升能量密度制作的。我们对钛酸锂的倍率充电进行评测，这是一个充电图，我们看出来钛酸锂恒流充电的时候SOC充电效率是非常大的，所以很适合大倍率充电，这里10C充电的恒流比有87.5，第一代的钛酸锂，第二代的钛酸锂评测倍率充电的话，这是我们一个客户的反馈，就是在15分钟以内充电也可以SOC充到95.7%，这是CC+CV的，如果用CC的，在6分钟以内基本是可以充到85—90%的水准，就是钛酸锂非常适合大电流充电。

　　以上是我们四种快充类的材料，但是对于国家我们规定的路线，到2020年、2025年实现的高能量密度快充怎么做，我们探讨是快充类负极材料要走什么样的路线，我今天用马丁路德金的，我们希望开发出一款复合性的负极材料，因为我们看了前面四种快充类的材料各有优劣势，所以想开发出一款复合形的高能量密度的负极材料，经过我们电池厂和车长的紧密合作能够做到300Wh/kg，续航里程500公里，这样一个工程，也希望我们在材料方面能给电池厂和车厂做一个贡献。