6月20日，由中國化學與物理電源行業協會主辦的第十一屆“中國國際電池技術交流會”在深圳會展中心開幕。本次交流會以“動力電池和儲能電池”為主題，重點關注了電池應用領域。全球50多位電池業界頂級專家亮相交流會并發表了主題演講，來自50多個國家和地區的800多名行業專家、學者和企業家與會。圖為來自美國Wildcat公司的Li Bin先生在CIBF2014中國國際電池技術交流會上發表主題演講。

　　Li Bin
　　今天我要講一下如何通過高通量篩選法發現電池電極和電解質材料。我們做了很多實驗和設計，包括合成、測試、分析等，終于找出一種新的方法來幫我們尋找新的材料，在制造平臺方面可以同時合成上百種物質，并同時生產上千款電池。由于進行了大量的研究和實驗設計，所以我們有很多數據，也可以用自己的軟件進行數據分析。
　　我先給大家介紹一下高通量篩選的能力。它可以同時進行多種正極材料的篩選，通過這種合成方法可以得到很多材料。在過去幾年中，我們將實驗數據積累成一個電池數據庫來研究各種材料。這些研發技術使我們公司在2012年被評為世界五十個最具創新能力公司的之一，其他上榜公司還有三星、谷歌、微軟等。
　　我們對于材料供應鏈，比如電池生產商、汽車公司、醫療公司、消費品生產商等都有合作，同時也與國家級實驗室進行過一些合作。我們的研發成果可以使客戶減少成本，提高導向力，并使產品上市時間加快。
　　下面我向給大家介紹一下高通量篩選的方法。在實驗中，我們先進行合成，然后再進行電解質的準備、檢測，最后進行篩選，之后再進入到第二次設計。因為每個部門都要實現完全自動化，所以只有通過這種比傳統做法更快的方法，才能做到每個步驟之間的快速互動。
　　高通量不僅意味著整個生產效率的提高，還意味著實驗的成功性也在提高。實驗前期，良好的前期設計對于實驗的成敗至關重要。前期設計可以讓我們考慮到實驗涉及的多個方面，以及不同合成的狀況，也就更可能獲得成功。由于我們有很多實驗數據，因此可以進行較為全面的分析，并得到更為優化的結果。因為有了自動化篩選的過程，所以第一次篩選到第二次篩選的速度有所增加。有了系統化的設計和自動化的篩選，就可以更高效地利用我們的科學設備，從而降低成本。
　　接下來給大家展示一下高通量篩選如何尋找并開發新的電池材料，以及如何更高效地發現一些有意義的實驗結果。在這里我要著重提兩點：第一、我們每次項目的持續時間大概是3～8個月；第二、在每個項目中，我們要完成很多實驗，其中一個項目進行了大約3000至6000個實驗。高通量的篩選比傳統的方法更加高效，以CM1為例，在實驗設計階段磷酸鹽的涂層非常重要，我們的策略主要分成以下幾個部分：第一是改變磷酸鹽和鋰的比例；第二是通過減少分子的大小來減少分子中的缺陷，提高它的容量和傳導性。由于分子的數量、結構、大小都要協調，如果設計多個實驗，如何在幾個月內全部完成？我們找到了一種復合物，它的容量比容較高，而且效果也不錯。通過這樣的設計，在一周之內就得到了所需的數據。
　　另外一個例子就是離子硫酸鹽。我們給客戶體提供這種材料供其篩選看重的主要是它的容量。它的容量可以達到270毫安每克，但這種新材料沒有電鍍壓的減損，這在離子復合物方面也是一大問題。通過實驗我們發現，在其他正極材料平均電壓在下降的情況下，這種新材料的電壓反而上升，而且隨著不同循環的進行，該材料的放電電壓也保持穩定。
　　對于高溶壓電解質，我們要看的是它的效率。為了找到EM1，我們先后篩選了5000種物質。我們測試了EM1在不同的高壓情況下的表現。在實驗中，我們發現一種高壓的晶體物質同樣可以提高負極材料的壽命。一種命名為EM1.3的物質有超過9種的復合物，對于不同的正極材料，它的容量表現大大提高。同時，這種物質也可能會由于吸附能力不強，造成分布不均勻而導致失敗。但我們發現一種新的電解質添加劑可以解決這個問題。
　　我們參照以下兩個標準篩選了其他組成部分：一是容量，、二是循環壽命?？梢钥吹皆跊]有高壓添加劑的情況下它的表現非常穩定。在沒有任何電解質的情況下添加EM3，EM3和高壓LCO可以很好的復合合成，EM3可以很好的控制LCO。
　　下面我給大家介紹一下我們的兩個合作項目。第一是電解質的優化。我們和世界最大的電池生產商進行合作，我們需要開發新電解質來提高其電池在高溫下的壽命。我們在4個月內進行了3000個實驗，并得到了高容量，壽命長的電池。第二是我們和全球的材料供應商一起合作的項目，我們在8個月里進行了6000個實驗，希望可以提高正極材料的能源密度，同時提高它們在高溫情況下的壽命。通過實驗可見它們在高溫下的表現也很不錯。
　　篩選的工具是種新材料，而且是世界上獨一無二的。通過這種高通量的篩選方法可以找出材料合成和電化學方面的特性，并縮短研發時間、降低成本，提高實驗的成功性。我今天介紹的僅僅是我們70多個項目中的2種正極材料——CM1、CM3，和兩種電解質添加劑。
　　謝謝大家！
 

(本站原創稿件，如需轉載請注明出處）