新材料
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一条胶带吊起近1吨巨石，这种新材料的强度堪比钢丝！
材料类 一见你就笑 2017-03-27 14:32 发表了文章
很多人家里都会放着锤子、钉子等作应急之用。
但是绳子应用场景有限，肯定是不会常备家里的，平时要用的时候又经常找不着。
今天给大家安利一款用处颇多的带子，胶带绳子一身担，不怕找不着地方用——
Braeön 是一种轻质的塑料丝带，100 英尺（30.5米）重量小于 1 磅（0.5公斤）。
虽然很轻，但是强度不容小觑。
Braeön 单股可承受 2000 磅（907.2公斤）的拉力，叠加使用可增加其承受力。
更神奇的是，强悍如钢丝的带子通过加热就能将其软化。
一旦冷却，又会重新硬化。
这都要归功于 Braeön 的材料——
超高强度合成纤维和低温活化热塑性聚合物，兼具纤维的强度和塑料的可塑性。
你可以用明火、热水甚至吹风机来加热 Braeön，只要温度达到 60 摄氏度以上。
但是注意，明火烧得时间过长或者超过121摄氏度带子也是会被点燃的。
软化的 Braeön变得更有韧性和粘度，可以任意揉捏，做成任意所需要的形状。
冷却之后，形状就固定下来了。
拖车拉船没有问题。
做成鞋带也行。
临时栓狗带。
在刀子、球棍上做出完全适合自己手型的手握。
在野外受伤时，还能做成固定带。
如果对成品不满意，只需重新加热调整即可。
用个百十来遍是没有问题的。
因为有塑料袋的特性，能防湿抗水，天气预冷， Braeön的表现越好。
真是户外旅行、野外搬砖的必备小工具啊。
更多的用处大家可以自己去摸索。
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来源：工业制造创业新圈 丁少
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但是绳子应用场景有限，肯定是不会常备家里的，平时要用的时候又经常找不着。
今天给大家安利一款用处颇多的带子，胶带绳子一身担，不怕找不着地方用——
Braeön 是一种轻质的塑料丝带，100 英尺（30.5米）重量小于 1 磅（0.5公斤）。
虽然很轻，但是强度不容小觑。
Braeön 单股可承受 2000 磅（907.2公斤）的拉力，叠加使用可增加其承受力。
更神奇的是，强悍如钢丝的带子通过加热就能将其软化。
一旦冷却，又会重新硬化。
这都要归功于 Braeön 的材料——
超高强度合成纤维和低温活化热塑性聚合物，兼具纤维的强度和塑料的可塑性。
你可以用明火、热水甚至吹风机来加热 Braeön，只要温度达到 60 摄氏度以上。
但是注意，明火烧得时间过长或者超过121摄氏度带子也是会被点燃的。
软化的 Braeön变得更有韧性和粘度，可以任意揉捏，做成任意所需要的形状。
冷却之后，形状就固定下来了。
拖车拉船没有问题。
做成鞋带也行。
临时栓狗带。
在刀子、球棍上做出完全适合自己手型的手握。
在野外受伤时，还能做成固定带。
如果对成品不满意，只需重新加热调整即可。
用个百十来遍是没有问题的。
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Braeön 是一种轻质的塑料丝带，100 英尺（30.5米）重量小于 1 磅（0.5公斤）。
虽然很轻，但是强度不容小觑。
Braeön 单股可承受 2000 磅（907.2公斤）的拉力，叠加使用可增加其承受力。
更神奇的是，强悍如钢丝的带子通过加热就能将其软化。
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你可以用明火、热水甚至吹风机来加热 Braeön，只要温度达到 60 摄氏度以上。
但是注意，明火烧得时间过长或者超过121摄氏度带子也是会被点燃的。
软化的 Braeön变得更有韧性和粘度，可以任意揉捏，做成任意所需要的形状。
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虽然很轻，但是强度不容小觑。
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更神奇的是，强悍如钢丝的带子通过加热就能将其软化。
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AI找到21种固态电解质用于制造不可燃电池
材料类 土豆泥 2017-01-11 15:22 发表了文章
电解质在电池的正极和负极之间来回传输锂离子。液体电解质的价格便宜，离子的传导效果也非常好，但如果发生电池过热或因穿刺而短路时，可能导致起火……
美国斯坦福大学(Stanford University)的研究人员利用人工智能(AI)技术，辨识出超过20种固态电解质，可望用于取代目前在电池中所使用的挥发性液体。
斯坦福大学应用物理学博士候选人Austin Sendek说：“电解质在电池的正极和负极之间来回传输锂离子。液体电解质的价格便宜，离子的传导效果也非常好，但如果发生电池过热或因穿刺而短路时，可能导致起火。而固态电解质的主要优点就是稳定，固态比有机溶剂更不容易发生炸裂或蒸发，而且也更坚硬，能够让电池结构更坚固。” [20170110 AI NT01] 尽管经过多年的实验室试验和错误，研究人员至今尚未找到一种在室温下的表现像液体电解质一样的廉价固态材料。因此，研究团队利用AI技术和机器学习的方法，从实验数据中建构可预测模型。他们训练计算机算法来学习如何根据现有数据辨识好的和坏的化合物，就像脸部辨识算法学习在看到几个例子之后就能辨识人脸一样。
“目前约有成千上万的已知含锂化合物，其中绝大多数都未经测试。”Sendek指出，“然而，其中有些可能是绝佳的导体。因此，我们开发了一个运算模型，能够从我们现有的有限数据中进行学习，然后再让我们从大量的材料资库中筛选潜在的候选方案——这种方式比目前的筛选方法更快一百万倍。”
为了建立模型，Sendek花了两年多的时间收集所有关于含锂固态化合物的科学资料。
斯坦福大学材料科学与工程助理教授Evan Reed说：“Austin收集了所有有关这些材料的人类知识，以及许多测量和实验数据，这些数据甚至可追溯到从几十年前开始。他利用这些知识创造了一个模型，可以预测材料是否是一种良好的电解质。这种方法能够筛选出全部的备选材料，以确定最有发展前景的材料，以供后续的研究。”
该模型使用几项标准来筛选有发展潜力的材料，包括稳定性、成本、充裕度，以及其导电锂离子和重新路由电子通过电池电路的能力。这些备选材料是在材料在线数据库‘Materials Project’上进行选择；‘Materials Project’是一个能让科学家探索数千种材料的物理和化学特性的在线数据库。
Sendek说：“我们筛选了超过12,000种含锂化合物，最终得到了21种有发展潜力的固态电解质。结果只需要花费几分钟的时间进行筛选，而绝大部份的时间基本上都花在收集和策划所有的数据，以及开发可定义模型预测可信度的指标。”
研究人员最终计划在实验室中测试21种材料，以确定哪些材料最适合现实世界的条件。
“我们所采取的途径有潜力解决许多种材料的问题，并提高在这些领域进行研究投资的效果，”Reed并强调，“随着全世界的数据量增加以及计算机持续进展，我们的创新能力将不断呈指数级成长。因此，无论是电池、燃料电池或其他任何东西，目前在这一领域正是一个真正令人兴奋的时刻。”
来源：网络 查看全部
美国斯坦福大学(Stanford University)的研究人员利用人工智能(AI)技术，辨识出超过20种固态电解质，可望用于取代目前在电池中所使用的挥发性液体。
斯坦福大学应用物理学博士候选人Austin Sendek说：“电解质在电池的正极和负极之间来回传输锂离子。液体电解质的价格便宜，离子的传导效果也非常好，但如果发生电池过热或因穿刺而短路时，可能导致起火。而固态电解质的主要优点就是稳定，固态比有机溶剂更不容易发生炸裂或蒸发，而且也更坚硬，能够让电池结构更坚固。” [20170110 AI NT01] 尽管经过多年的实验室试验和错误，研究人员至今尚未找到一种在室温下的表现像液体电解质一样的廉价固态材料。因此，研究团队利用AI技术和机器学习的方法，从实验数据中建构可预测模型。他们训练计算机算法来学习如何根据现有数据辨识好的和坏的化合物，就像脸部辨识算法学习在看到几个例子之后就能辨识人脸一样。
“目前约有成千上万的已知含锂化合物，其中绝大多数都未经测试。”Sendek指出，“然而，其中有些可能是绝佳的导体。因此，我们开发了一个运算模型，能够从我们现有的有限数据中进行学习，然后再让我们从大量的材料资库中筛选潜在的候选方案——这种方式比目前的筛选方法更快一百万倍。”
为了建立模型，Sendek花了两年多的时间收集所有关于含锂固态化合物的科学资料。
斯坦福大学材料科学与工程助理教授Evan Reed说：“Austin收集了所有有关这些材料的人类知识，以及许多测量和实验数据，这些数据甚至可追溯到从几十年前开始。他利用这些知识创造了一个模型，可以预测材料是否是一种良好的电解质。这种方法能够筛选出全部的备选材料，以确定最有发展前景的材料，以供后续的研究。”
该模型使用几项标准来筛选有发展潜力的材料，包括稳定性、成本、充裕度，以及其导电锂离子和重新路由电子通过电池电路的能力。这些备选材料是在材料在线数据库‘Materials Project’上进行选择；‘Materials Project’是一个能让科学家探索数千种材料的物理和化学特性的在线数据库。
Sendek说：“我们筛选了超过12,000种含锂化合物，最终得到了21种有发展潜力的固态电解质。结果只需要花费几分钟的时间进行筛选，而绝大部份的时间基本上都花在收集和策划所有的数据，以及开发可定义模型预测可信度的指标。”
研究人员最终计划在实验室中测试21种材料，以确定哪些材料最适合现实世界的条件。
“我们所采取的途径有潜力解决许多种材料的问题，并提高在这些领域进行研究投资的效果，”Reed并强调，“随着全世界的数据量增加以及计算机持续进展，我们的创新能力将不断呈指数级成长。因此，无论是电池、燃料电池或其他任何东西，目前在这一领域正是一个真正令人兴奋的时刻。”
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电解质在电池的正极和负极之间来回传输锂离子。液体电解质的价格便宜，离子的传导效果也非常好，但如果发生电池过热或因穿刺而短路时，可能导致起火……
美国斯坦福大学(Stanford University)的研究人员利用人工智能(AI)技术，辨识出超过20种固态电解质，可望用于取代目前在电池中所使用的挥发性液体。
斯坦福大学应用物理学博士候选人Austin Sendek说：“电解质在电池的正极和负极之间来回传输锂离子。液体电解质的价格便宜，离子的传导效果也非常好，但如果发生电池过热或因穿刺而短路时，可能导致起火。而固态电解质的主要优点就是稳定，固态比有机溶剂更不容易发生炸裂或蒸发，而且也更坚硬，能够让电池结构更坚固。” [20170110 AI NT01] 尽管经过多年的实验室试验和错误，研究人员至今尚未找到一种在室温下的表现像液体电解质一样的廉价固态材料。因此，研究团队利用AI技术和机器学习的方法，从实验数据中建构可预测模型。他们训练计算机算法来学习如何根据现有数据辨识好的和坏的化合物，就像脸部辨识算法学习在看到几个例子之后就能辨识人脸一样。
“目前约有成千上万的已知含锂化合物，其中绝大多数都未经测试。”Sendek指出，“然而，其中有些可能是绝佳的导体。因此，我们开发了一个运算模型，能够从我们现有的有限数据中进行学习，然后再让我们从大量的材料资库中筛选潜在的候选方案——这种方式比目前的筛选方法更快一百万倍。”
为了建立模型，Sendek花了两年多的时间收集所有关于含锂固态化合物的科学资料。
斯坦福大学材料科学与工程助理教授Evan Reed说：“Austin收集了所有有关这些材料的人类知识，以及许多测量和实验数据，这些数据甚至可追溯到从几十年前开始。他利用这些知识创造了一个模型，可以预测材料是否是一种良好的电解质。这种方法能够筛选出全部的备选材料，以确定最有发展前景的材料，以供后续的研究。”
该模型使用几项标准来筛选有发展潜力的材料，包括稳定性、成本、充裕度，以及其导电锂离子和重新路由电子通过电池电路的能力。这些备选材料是在材料在线数据库‘Materials Project’上进行选择；‘Materials Project’是一个能让科学家探索数千种材料的物理和化学特性的在线数据库。
Sendek说：“我们筛选了超过12,000种含锂化合物，最终得到了21种有发展潜力的固态电解质。结果只需要花费几分钟的时间进行筛选，而绝大部份的时间基本上都花在收集和策划所有的数据，以及开发可定义模型预测可信度的指标。”
研究人员最终计划在实验室中测试21种材料，以确定哪些材料最适合现实世界的条件。
“我们所采取的途径有潜力解决许多种材料的问题，并提高在这些领域进行研究投资的效果，”Reed并强调，“随着全世界的数据量增加以及计算机持续进展，我们的创新能力将不断呈指数级成长。因此，无论是电池、燃料电池或其他任何东西，目前在这一领域正是一个真正令人兴奋的时刻。”
来源：网络
美国斯坦福大学(Stanford University)的研究人员利用人工智能(AI)技术，辨识出超过20种固态电解质，可望用于取代目前在电池中所使用的挥发性液体。
斯坦福大学应用物理学博士候选人Austin Sendek说：“电解质在电池的正极和负极之间来回传输锂离子。液体电解质的价格便宜，离子的传导效果也非常好，但如果发生电池过热或因穿刺而短路时，可能导致起火。而固态电解质的主要优点就是稳定，固态比有机溶剂更不容易发生炸裂或蒸发，而且也更坚硬，能够让电池结构更坚固。” [20170110 AI NT01] 尽管经过多年的实验室试验和错误，研究人员至今尚未找到一种在室温下的表现像液体电解质一样的廉价固态材料。因此，研究团队利用AI技术和机器学习的方法，从实验数据中建构可预测模型。他们训练计算机算法来学习如何根据现有数据辨识好的和坏的化合物，就像脸部辨识算法学习在看到几个例子之后就能辨识人脸一样。
“目前约有成千上万的已知含锂化合物，其中绝大多数都未经测试。”Sendek指出，“然而，其中有些可能是绝佳的导体。因此，我们开发了一个运算模型，能够从我们现有的有限数据中进行学习，然后再让我们从大量的材料资库中筛选潜在的候选方案——这种方式比目前的筛选方法更快一百万倍。”
为了建立模型，Sendek花了两年多的时间收集所有关于含锂固态化合物的科学资料。
斯坦福大学材料科学与工程助理教授Evan Reed说：“Austin收集了所有有关这些材料的人类知识，以及许多测量和实验数据，这些数据甚至可追溯到从几十年前开始。他利用这些知识创造了一个模型，可以预测材料是否是一种良好的电解质。这种方法能够筛选出全部的备选材料，以确定最有发展前景的材料，以供后续的研究。”
该模型使用几项标准来筛选有发展潜力的材料，包括稳定性、成本、充裕度，以及其导电锂离子和重新路由电子通过电池电路的能力。这些备选材料是在材料在线数据库‘Materials Project’上进行选择；‘Materials Project’是一个能让科学家探索数千种材料的物理和化学特性的在线数据库。
Sendek说：“我们筛选了超过12,000种含锂化合物，最终得到了21种有发展潜力的固态电解质。结果只需要花费几分钟的时间进行筛选，而绝大部份的时间基本上都花在收集和策划所有的数据，以及开发可定义模型预测可信度的指标。”
研究人员最终计划在实验室中测试21种材料，以确定哪些材料最适合现实世界的条件。
“我们所采取的途径有潜力解决许多种材料的问题，并提高在这些领域进行研究投资的效果，”Reed并强调，“随着全世界的数据量增加以及计算机持续进展，我们的创新能力将不断呈指数级成长。因此，无论是电池、燃料电池或其他任何东西，目前在这一领域正是一个真正令人兴奋的时刻。”
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有“黑金”之称的石墨烯，商业应用
智能制造类 星旭自动化 2016-11-17 18:55 发表了文章
1 物理性能
石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。
石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。
另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子（氢原子）也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。
作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
这种神奇的材料，可能是未来电池的关键、也可能重新塑造可穿戴设备和各种传感器。
我们知道，可穿戴设备目前面对的一大挑战便是佩戴性。大多数智能手表仍硕大无比，手环也不够漂亮，更不用说外星人般的智能服装了，石墨烯则可以改变一切。凭借其超薄、柔性、坚固的特色，可穿戴设备无疑有更多设计空间，让可穿戴设备变得更加灵活、耐用、美观并适合穿戴。
而石墨烯电池是一种基于二维碳材料所制作的电池，它的出现更是让材料科学界兴奋不已，在未来使用石墨烯电池可能会成为一种潮流趋势。在所有种类的电池当中，石墨烯电池拥有最高的能量密度以及最强的电能储备能力。
在新能源汽车锂电材料方面，多篇报道重点提及这方面打开石墨烯几十亿的空间，并且有充电10分钟，行驶1000公里的消息。
2014年12月初，西方媒体报道，西班牙Graphenano公司和西班牙科尔瓦多大学合作研发的石墨烯电池，一次充电时间只需8分钟，可行驶1000公里。如果这一结果属实，那么毫无疑问电动汽车将完全颠覆传统汽油汽车，成为汽车的主力军。
在手机电池方面，锂电池传统制造强国是日本和韩国，在石墨烯电池上他们也正在抢夺技术先机。韩国科学家早在2014年11月就宣布，最新发明的石墨烯超级手机电池，可存储 与传统电池等量的电量，但充电时间只需16秒。美国伦斯勒理工学院研究人员也预计，石墨烯阳极材料比如今锂离子电池中惯用的石墨阳极充电或放电速度快10 倍。
7月8日，国内最早进入石墨烯领域的上市公司之一东旭光电推出了世界首款石墨烯基锂离子电池产品——“烯王”。其在满足5C条件下，可实现15分钟内快速充放电，是普通充电产品的1/24，而且能在-30~80℃环境下工作，循环寿命更高达3500次左右。据悉，“烯王”产品将先在动力玩具、智能家居、动力工具、低温储能等方面应用，后续随着技术成熟和经验积累，将尝试扩展到电动汽车领域。
2 制造方法：
1、氧化还原法（性能差、不纯）
2、微机械剥离法（成本高、产率低）
3、化学气相沉积法（成本高、性能不稳定）
4、外延生长法（成本极高，难度大）
可是！生产成本昂贵一直是难题，最高达到5000元/克。
据不完全统计，目前全球已有近300家公司涉足石墨烯研究，包括IBM、英特尔、美国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦等。其中，三星、IBM、东芝、韩国科学技术研究所、韩国成均馆大学等企业和高校具有较高竞争力。但是大部分企业并没有在石墨烯电池领域予以布局，相关的专利也十分有限，他们大都布局在柔性器件半导体显示屏等方面。
3 应用场景
应用一：石墨烯触摸屏
这应该是石墨烯呼声最高的应用。智能手机最关键的一部分就是有一块既能导电又非常透明的触摸屏。恰好，这正是石墨烯的特性！而且石墨烯的强度和柔韧性，都比目前的透明电极材料氧化铟锡（ITO）要更好。
早在2010年，韩国成均馆大学和三星公司的研究人员，就制造出由多层石墨烯和聚酯片基底组成的透明可弯曲显示屏。当时，论文通讯作者、成均馆大学教授洪秉就提出，他们的方法可用于制造基于石墨烯的太阳能电池、触摸传感器和平板显示器。但他当时也承认，大规模制造和商业化还为时尚早。
应用二：石墨烯墨水打印射频天线
英国曼彻斯特大学研究人员与石墨烯生产商BGT材料有限公司合作，用压缩石墨烯墨水打印出射频天线。——科学家将石墨烯材料的应用又向前推进了一大步。这种天线灵活、环保，可廉价大批量生产，能够应用在无线射频识别（RFID）标签和无线传感器上。
目前，大多数商用RFID标签由金属铝和铜组成，材料昂贵、制作过程复杂，而基于石墨烯的RFID标签能够大幅度降低材料成本。该研究团队已经开始计划 开发石墨烯RFID标签，以及传感器和可穿戴电子产品了。石墨烯油墨成本低且很柔软，比其他如纳米金属粒子导电油墨的性能还要强大很多。
应用三：石墨烯灯泡
石墨烯可调光灯泡号称可节省10%的能源，使用寿命也更长，内含由英国曼彻斯特大学所设计、外罩石墨烯的灯丝状LED。石墨烯灯泡价格每颗约15英镑，这款灯泡的设计是以传统灯泡形状为基础，石墨烯能让灯泡的导电以及散热更有效率。
应用四：太阳能电池
在麻省理工学院的一份学术报告中指出，石墨烯已经被视为用于打造第三代太阳能电池的最佳备选材料之一。很巧的是，苹果公司2013年提交了一份专利申 请，申请内容正是关于在一些设备中搭载太阳能电池的解决方案。“石墨烯良好的电导性能和透光性能，使它在透明电导电极方面有非常好的应用前景。”石墨烯太 阳能技术的光电转换效率高达60%，是现有多晶硅太阳能技术的2倍。当前市面上的太阳能电池板基本为多晶硅，其光电转换率为30%左右。
与多晶硅不同的是，石墨烯可以作为纳米涂层，涂于设备表面，以获得光电转换的能力。同时也可以制成柔性、透明的光伏电池板。因此，未来具备太阳能电源的设备将更为小巧和美观，同时可以不受太阳能电池板本身的影响而改变产品设计。另外，石墨烯可作为柔性能量存储，将来用于柔性可穿戴设备，柔性智能设备。
来源：1号机器人
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石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。
石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。
另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子（氢原子）也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。
作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
这种神奇的材料，可能是未来电池的关键、也可能重新塑造可穿戴设备和各种传感器。
我们知道，可穿戴设备目前面对的一大挑战便是佩戴性。大多数智能手表仍硕大无比，手环也不够漂亮，更不用说外星人般的智能服装了，石墨烯则可以改变一切。凭借其超薄、柔性、坚固的特色，可穿戴设备无疑有更多设计空间，让可穿戴设备变得更加灵活、耐用、美观并适合穿戴。
而石墨烯电池是一种基于二维碳材料所制作的电池，它的出现更是让材料科学界兴奋不已，在未来使用石墨烯电池可能会成为一种潮流趋势。在所有种类的电池当中，石墨烯电池拥有最高的能量密度以及最强的电能储备能力。
在新能源汽车锂电材料方面，多篇报道重点提及这方面打开石墨烯几十亿的空间，并且有充电10分钟，行驶1000公里的消息。
2014年12月初，西方媒体报道，西班牙Graphenano公司和西班牙科尔瓦多大学合作研发的石墨烯电池，一次充电时间只需8分钟，可行驶1000公里。如果这一结果属实，那么毫无疑问电动汽车将完全颠覆传统汽油汽车，成为汽车的主力军。
在手机电池方面，锂电池传统制造强国是日本和韩国，在石墨烯电池上他们也正在抢夺技术先机。韩国科学家早在2014年11月就宣布，最新发明的石墨烯超级手机电池，可存储 与传统电池等量的电量，但充电时间只需16秒。美国伦斯勒理工学院研究人员也预计，石墨烯阳极材料比如今锂离子电池中惯用的石墨阳极充电或放电速度快10 倍。
7月8日，国内最早进入石墨烯领域的上市公司之一东旭光电推出了世界首款石墨烯基锂离子电池产品——“烯王”。其在满足5C条件下，可实现15分钟内快速充放电，是普通充电产品的1/24，而且能在-30~80℃环境下工作，循环寿命更高达3500次左右。据悉，“烯王”产品将先在动力玩具、智能家居、动力工具、低温储能等方面应用，后续随着技术成熟和经验积累，将尝试扩展到电动汽车领域。
2 制造方法：
1、氧化还原法（性能差、不纯）
2、微机械剥离法（成本高、产率低）
3、化学气相沉积法（成本高、性能不稳定）
4、外延生长法（成本极高，难度大）
可是！生产成本昂贵一直是难题，最高达到5000元/克。
据不完全统计，目前全球已有近300家公司涉足石墨烯研究，包括IBM、英特尔、美国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦等。其中，三星、IBM、东芝、韩国科学技术研究所、韩国成均馆大学等企业和高校具有较高竞争力。但是大部分企业并没有在石墨烯电池领域予以布局，相关的专利也十分有限，他们大都布局在柔性器件半导体显示屏等方面。
3 应用场景
应用一：石墨烯触摸屏
这应该是石墨烯呼声最高的应用。智能手机最关键的一部分就是有一块既能导电又非常透明的触摸屏。恰好，这正是石墨烯的特性！而且石墨烯的强度和柔韧性，都比目前的透明电极材料氧化铟锡（ITO）要更好。
早在2010年，韩国成均馆大学和三星公司的研究人员，就制造出由多层石墨烯和聚酯片基底组成的透明可弯曲显示屏。当时，论文通讯作者、成均馆大学教授洪秉就提出，他们的方法可用于制造基于石墨烯的太阳能电池、触摸传感器和平板显示器。但他当时也承认，大规模制造和商业化还为时尚早。
应用二：石墨烯墨水打印射频天线
英国曼彻斯特大学研究人员与石墨烯生产商BGT材料有限公司合作，用压缩石墨烯墨水打印出射频天线。——科学家将石墨烯材料的应用又向前推进了一大步。这种天线灵活、环保，可廉价大批量生产，能够应用在无线射频识别（RFID）标签和无线传感器上。
目前，大多数商用RFID标签由金属铝和铜组成，材料昂贵、制作过程复杂，而基于石墨烯的RFID标签能够大幅度降低材料成本。该研究团队已经开始计划 开发石墨烯RFID标签，以及传感器和可穿戴电子产品了。石墨烯油墨成本低且很柔软，比其他如纳米金属粒子导电油墨的性能还要强大很多。
应用三：石墨烯灯泡
石墨烯可调光灯泡号称可节省10%的能源，使用寿命也更长，内含由英国曼彻斯特大学所设计、外罩石墨烯的灯丝状LED。石墨烯灯泡价格每颗约15英镑，这款灯泡的设计是以传统灯泡形状为基础，石墨烯能让灯泡的导电以及散热更有效率。
应用四：太阳能电池
在麻省理工学院的一份学术报告中指出，石墨烯已经被视为用于打造第三代太阳能电池的最佳备选材料之一。很巧的是，苹果公司2013年提交了一份专利申 请，申请内容正是关于在一些设备中搭载太阳能电池的解决方案。“石墨烯良好的电导性能和透光性能，使它在透明电导电极方面有非常好的应用前景。”石墨烯太 阳能技术的光电转换效率高达60%，是现有多晶硅太阳能技术的2倍。当前市面上的太阳能电池板基本为多晶硅，其光电转换率为30%左右。
与多晶硅不同的是，石墨烯可以作为纳米涂层，涂于设备表面，以获得光电转换的能力。同时也可以制成柔性、透明的光伏电池板。因此，未来具备太阳能电源的设备将更为小巧和美观，同时可以不受太阳能电池板本身的影响而改变产品设计。另外，石墨烯可作为柔性能量存储，将来用于柔性可穿戴设备，柔性智能设备。
来源：1号机器人
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1 物理性能
石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。
石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。
另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子（氢原子）也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。
作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
这种神奇的材料，可能是未来电池的关键、也可能重新塑造可穿戴设备和各种传感器。
我们知道，可穿戴设备目前面对的一大挑战便是佩戴性。大多数智能手表仍硕大无比，手环也不够漂亮，更不用说外星人般的智能服装了，石墨烯则可以改变一切。凭借其超薄、柔性、坚固的特色，可穿戴设备无疑有更多设计空间，让可穿戴设备变得更加灵活、耐用、美观并适合穿戴。
而石墨烯电池是一种基于二维碳材料所制作的电池，它的出现更是让材料科学界兴奋不已，在未来使用石墨烯电池可能会成为一种潮流趋势。在所有种类的电池当中，石墨烯电池拥有最高的能量密度以及最强的电能储备能力。
在新能源汽车锂电材料方面，多篇报道重点提及这方面打开石墨烯几十亿的空间，并且有充电10分钟，行驶1000公里的消息。
2014年12月初，西方媒体报道，西班牙Graphenano公司和西班牙科尔瓦多大学合作研发的石墨烯电池，一次充电时间只需8分钟，可行驶1000公里。如果这一结果属实，那么毫无疑问电动汽车将完全颠覆传统汽油汽车，成为汽车的主力军。
在手机电池方面，锂电池传统制造强国是日本和韩国，在石墨烯电池上他们也正在抢夺技术先机。韩国科学家早在2014年11月就宣布，最新发明的石墨烯超级手机电池，可存储 与传统电池等量的电量，但充电时间只需16秒。美国伦斯勒理工学院研究人员也预计，石墨烯阳极材料比如今锂离子电池中惯用的石墨阳极充电或放电速度快10 倍。
7月8日，国内最早进入石墨烯领域的上市公司之一东旭光电推出了世界首款石墨烯基锂离子电池产品——“烯王”。其在满足5C条件下，可实现15分钟内快速充放电，是普通充电产品的1/24，而且能在-30~80℃环境下工作，循环寿命更高达3500次左右。据悉，“烯王”产品将先在动力玩具、智能家居、动力工具、低温储能等方面应用，后续随着技术成熟和经验积累，将尝试扩展到电动汽车领域。
2 制造方法：
1、氧化还原法（性能差、不纯）
2、微机械剥离法（成本高、产率低）
3、化学气相沉积法（成本高、性能不稳定）
4、外延生长法（成本极高，难度大）
可是！生产成本昂贵一直是难题，最高达到5000元/克。
据不完全统计，目前全球已有近300家公司涉足石墨烯研究，包括IBM、英特尔、美国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦等。其中，三星、IBM、东芝、韩国科学技术研究所、韩国成均馆大学等企业和高校具有较高竞争力。但是大部分企业并没有在石墨烯电池领域予以布局，相关的专利也十分有限，他们大都布局在柔性器件半导体显示屏等方面。
3 应用场景
应用一：石墨烯触摸屏
这应该是石墨烯呼声最高的应用。智能手机最关键的一部分就是有一块既能导电又非常透明的触摸屏。恰好，这正是石墨烯的特性！而且石墨烯的强度和柔韧性，都比目前的透明电极材料氧化铟锡（ITO）要更好。
早在2010年，韩国成均馆大学和三星公司的研究人员，就制造出由多层石墨烯和聚酯片基底组成的透明可弯曲显示屏。当时，论文通讯作者、成均馆大学教授洪秉就提出，他们的方法可用于制造基于石墨烯的太阳能电池、触摸传感器和平板显示器。但他当时也承认，大规模制造和商业化还为时尚早。
应用二：石墨烯墨水打印射频天线
英国曼彻斯特大学研究人员与石墨烯生产商BGT材料有限公司合作，用压缩石墨烯墨水打印出射频天线。——科学家将石墨烯材料的应用又向前推进了一大步。这种天线灵活、环保，可廉价大批量生产，能够应用在无线射频识别（RFID）标签和无线传感器上。
目前，大多数商用RFID标签由金属铝和铜组成，材料昂贵、制作过程复杂，而基于石墨烯的RFID标签能够大幅度降低材料成本。该研究团队已经开始计划 开发石墨烯RFID标签，以及传感器和可穿戴电子产品了。石墨烯油墨成本低且很柔软，比其他如纳米金属粒子导电油墨的性能还要强大很多。
应用三：石墨烯灯泡
石墨烯可调光灯泡号称可节省10%的能源，使用寿命也更长，内含由英国曼彻斯特大学所设计、外罩石墨烯的灯丝状LED。石墨烯灯泡价格每颗约15英镑，这款灯泡的设计是以传统灯泡形状为基础，石墨烯能让灯泡的导电以及散热更有效率。
应用四：太阳能电池
在麻省理工学院的一份学术报告中指出，石墨烯已经被视为用于打造第三代太阳能电池的最佳备选材料之一。很巧的是，苹果公司2013年提交了一份专利申 请，申请内容正是关于在一些设备中搭载太阳能电池的解决方案。“石墨烯良好的电导性能和透光性能，使它在透明电导电极方面有非常好的应用前景。”石墨烯太 阳能技术的光电转换效率高达60%，是现有多晶硅太阳能技术的2倍。当前市面上的太阳能电池板基本为多晶硅，其光电转换率为30%左右。
与多晶硅不同的是，石墨烯可以作为纳米涂层，涂于设备表面，以获得光电转换的能力。同时也可以制成柔性、透明的光伏电池板。因此，未来具备太阳能电源的设备将更为小巧和美观，同时可以不受太阳能电池板本身的影响而改变产品设计。另外，石墨烯可作为柔性能量存储，将来用于柔性可穿戴设备，柔性智能设备。
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石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。
石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。
另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子（氢原子）也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。
作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
这种神奇的材料，可能是未来电池的关键、也可能重新塑造可穿戴设备和各种传感器。
我们知道，可穿戴设备目前面对的一大挑战便是佩戴性。大多数智能手表仍硕大无比，手环也不够漂亮，更不用说外星人般的智能服装了，石墨烯则可以改变一切。凭借其超薄、柔性、坚固的特色，可穿戴设备无疑有更多设计空间，让可穿戴设备变得更加灵活、耐用、美观并适合穿戴。
而石墨烯电池是一种基于二维碳材料所制作的电池，它的出现更是让材料科学界兴奋不已，在未来使用石墨烯电池可能会成为一种潮流趋势。在所有种类的电池当中，石墨烯电池拥有最高的能量密度以及最强的电能储备能力。
在新能源汽车锂电材料方面，多篇报道重点提及这方面打开石墨烯几十亿的空间，并且有充电10分钟，行驶1000公里的消息。
2014年12月初，西方媒体报道，西班牙Graphenano公司和西班牙科尔瓦多大学合作研发的石墨烯电池，一次充电时间只需8分钟，可行驶1000公里。如果这一结果属实，那么毫无疑问电动汽车将完全颠覆传统汽油汽车，成为汽车的主力军。
在手机电池方面，锂电池传统制造强国是日本和韩国，在石墨烯电池上他们也正在抢夺技术先机。韩国科学家早在2014年11月就宣布，最新发明的石墨烯超级手机电池，可存储 与传统电池等量的电量，但充电时间只需16秒。美国伦斯勒理工学院研究人员也预计，石墨烯阳极材料比如今锂离子电池中惯用的石墨阳极充电或放电速度快10 倍。
7月8日，国内最早进入石墨烯领域的上市公司之一东旭光电推出了世界首款石墨烯基锂离子电池产品——“烯王”。其在满足5C条件下，可实现15分钟内快速充放电，是普通充电产品的1/24，而且能在-30~80℃环境下工作，循环寿命更高达3500次左右。据悉，“烯王”产品将先在动力玩具、智能家居、动力工具、低温储能等方面应用，后续随着技术成熟和经验积累，将尝试扩展到电动汽车领域。
2 制造方法：
1、氧化还原法（性能差、不纯）
2、微机械剥离法（成本高、产率低）
3、化学气相沉积法（成本高、性能不稳定）
4、外延生长法（成本极高，难度大）
可是！生产成本昂贵一直是难题，最高达到5000元/克。
据不完全统计，目前全球已有近300家公司涉足石墨烯研究，包括IBM、英特尔、美国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦等。其中，三星、IBM、东芝、韩国科学技术研究所、韩国成均馆大学等企业和高校具有较高竞争力。但是大部分企业并没有在石墨烯电池领域予以布局，相关的专利也十分有限，他们大都布局在柔性器件半导体显示屏等方面。
3 应用场景
应用一：石墨烯触摸屏
这应该是石墨烯呼声最高的应用。智能手机最关键的一部分就是有一块既能导电又非常透明的触摸屏。恰好，这正是石墨烯的特性！而且石墨烯的强度和柔韧性，都比目前的透明电极材料氧化铟锡（ITO）要更好。
早在2010年，韩国成均馆大学和三星公司的研究人员，就制造出由多层石墨烯和聚酯片基底组成的透明可弯曲显示屏。当时，论文通讯作者、成均馆大学教授洪秉就提出，他们的方法可用于制造基于石墨烯的太阳能电池、触摸传感器和平板显示器。但他当时也承认，大规模制造和商业化还为时尚早。
应用二：石墨烯墨水打印射频天线
英国曼彻斯特大学研究人员与石墨烯生产商BGT材料有限公司合作，用压缩石墨烯墨水打印出射频天线。——科学家将石墨烯材料的应用又向前推进了一大步。这种天线灵活、环保，可廉价大批量生产，能够应用在无线射频识别（RFID）标签和无线传感器上。
目前，大多数商用RFID标签由金属铝和铜组成，材料昂贵、制作过程复杂，而基于石墨烯的RFID标签能够大幅度降低材料成本。该研究团队已经开始计划 开发石墨烯RFID标签，以及传感器和可穿戴电子产品了。石墨烯油墨成本低且很柔软，比其他如纳米金属粒子导电油墨的性能还要强大很多。
应用三：石墨烯灯泡
石墨烯可调光灯泡号称可节省10%的能源，使用寿命也更长，内含由英国曼彻斯特大学所设计、外罩石墨烯的灯丝状LED。石墨烯灯泡价格每颗约15英镑，这款灯泡的设计是以传统灯泡形状为基础，石墨烯能让灯泡的导电以及散热更有效率。
应用四：太阳能电池
在麻省理工学院的一份学术报告中指出，石墨烯已经被视为用于打造第三代太阳能电池的最佳备选材料之一。很巧的是，苹果公司2013年提交了一份专利申 请，申请内容正是关于在一些设备中搭载太阳能电池的解决方案。“石墨烯良好的电导性能和透光性能，使它在透明电导电极方面有非常好的应用前景。”石墨烯太 阳能技术的光电转换效率高达60%，是现有多晶硅太阳能技术的2倍。当前市面上的太阳能电池板基本为多晶硅，其光电转换率为30%左右。
与多晶硅不同的是，石墨烯可以作为纳米涂层，涂于设备表面，以获得光电转换的能力。同时也可以制成柔性、透明的光伏电池板。因此，未来具备太阳能电源的设备将更为小巧和美观，同时可以不受太阳能电池板本身的影响而改变产品设计。另外，石墨烯可作为柔性能量存储，将来用于柔性可穿戴设备，柔性智能设备。
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李泓：动力电池新材料研发进展
机械自动化类 金玉兰 2016-09-24 14:18 发表了文章
2016年9月23-24日，“2016中国新能源汽车动力电池产业技术发展高峰论坛暨车企与动力电池企业技术交流会”在张家港盛大召开。本届会议由电动汽车资源网携同江苏天鹏电源有限公司联合张家港市发展和改革委员会、张家港市科技局共同举办，来自政府主管部门、行业权威专家学者、新能源整车企业、动力电池产业链企业、检测机构等，共计600余业界精英齐聚一堂。中国科学院物理研究所清洁能源实验室纳米离子与纳米能源材料研究组研究员、博士李泓做重要演讲，李泓博士的演讲主题为“动力电池新材料研发进展”。以下为整理的李泓博士演讲内容：
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中国科学院物理研究所清洁能源实验室纳米离子与纳米能源材料研究组研究员、博士李泓
以下是整理的李泓博士演讲内容：
非常高兴有机会加入到这个产业化的高峰论坛，今天我主要跟大家讨论“动力电池的新材料的发展”。刚刚非常高兴听到新能源汽车行业各位专家关于汽车方面的精彩演讲，以及王英博士介绍的对整个系统的探讨。今天我所探讨的是动力电池新材料研发进展。我们非常希望在材料方面也做到正向，对我们来说是比较难的。从企业来说首先是安全性，可靠性，还有成本技术指标提出了系列的要求，这里面底线的指标和长期发展的指标都是非常高的。政府和国家对动力电池提出了非常高的能量密度的要求。像新能源汽车今年发布的项目，对于基础研究的项目，希望锂离子电池能量密度做到400Wh/kg，新体系电池样品能量密度做到500Wh/kg。对企业来说300Wh/kg也是不容易的，要开发很多新的体系。《中国制造2025》要求做到400wh/kg以上，提出的一些方案里面关键词主要是电池这两个差距还是比较大的。
从产品指标的角度考虑这个问题，我们再对比一下各个国家政府的相关要求。刚刚提到了《中国制造2025》，底下是日本的往上累的是中国和美国的竞赛，今年启动了3个专项都涉及到动力电池。
大家都希望将来是400wh/kg，为什么做这个指标？多出自锂离子电池安全性考虑。以北汽新能源EV200举例，其百公里能耗为14kwh，寿命要求是10年20万公里，而成本上现在已经降低了许多。动力电池今后的发展，达到同样续航里程的成本比目前高不少，所以说电动汽车的动力电池不发展到高能量，将来在纯电动汽车上会面临更激烈的竞争，甚至被燃料电池碾压的情况。
从实际的发展角度看，整个的发展是很慢的而且是比较稳健的，主要是技术和材料的升级换代，即便是按照路线去看的话，如果我们还能跟上现在发展的速度你到2020年就是做到300，2030年就是390瓦时每公斤，这个路线图怎么一点一点实现，第二个到底能不能实现400瓦时每公斤甚至更高的？
1990-2025锂电池能量密度发展路线图
液态电解质锂电池电池已经发展了三代，去年有一个详细的介绍，主要的就是在正极材料方面每一个都在升级换代，提高了电压或者是容量；负极方面主要的变化，能量学的电池里面，把纳米硅碳引入在电解液里面加入一些技术，包括陶瓷涂布的隔膜等等。现在看的锂电池电池到底能做多高呢？低能量的密度确实非常好，就是牺牲了循环性更不用提安全性，实现了高能量，但是不是说循环性不能提高，还需要一些细致基础的研究，这是法国的调查公司他看到的对材料的一个看法越来越多，现在很多团队和同仁都比较熟悉我就不细说了。
但是对于电池材料来说，有很多的问题和性能的要求，同时采取了至少有13种以上的技术来综合地解决这方面的技术，每一根线都有很多细节的技术和内容，你更换一个材料的时候，整个电池会很复杂地变化，研发这个电池材料特别慢，一般的需要十几年以上，现在的很多团队和公司已经在开发300瓦时每公斤的锂电池了。现在在这个方面最难的一个问题就是高的负极容量带来高的体积膨胀，那你在电芯层面上非常难涉及，核心的问题就是怎么解决在充电之后的体积膨胀能够满足现在的电芯企业的要求，另外就是说这些高能量密度的实现是可以的，但是他的综合接入指标能不能满足应用要求？是什么样的上限这个不太清楚，这个里面有一些解决的方案，时间关系就不详细讨论了，欢迎大家有机会我们交流这方面的技术。
另外政府上要做400wh/kg和500wh/kg，这个经过计算有一个模型，把现在石墨的负极，硅负极金属锂也放这里，如果做到800瓦以上还有机会，400wh/kg，500wh/kg还有一些解决方案，但是实现是非常难的，NC最高做到200，负锂做到300，不同的负极材料这个是系统的计算，从计算上看似乎还是说有一些正负极材料的匹配实现高的密度，前面都是虚的计算，科学院在这方面的工作。科学院为了加强研发成果能够促进经济的发展，解决实用问题，启动了战略先导A类项目，其中有一个纳米项目，就是把过去20多年了科学院研究的纳米技术争取集中支持一下，希望对产业有一个帮助，在这些项目里面其中第一个就是动力电池，纳米材料和纳米技术很可能会用上。
对这类项目的要求，原来负责这个项目的阴和俊副部长提出，我们做的事情目标清楚、要能用上、可考核，经过第三方考核的，材料用的上，技术用的上，最后用上水平怎么样，有没有影响，影响能力多大有很多的指标考核，所以这样的项目就非常难了。他提出了具体的指标，国家已经提出来了2020年要做到300瓦时每公斤，到2015年要实现150瓦时每公斤，相关的电池材料正极电解质隔膜等等也需要开始产业化。为了完成这个项目设了几个主要的内容，一个是60%的经费到70%的经费用到了锂电池方面，开发高能量的正极、负极，高电压的电解液，高安全的隔膜，集成在动力电池上面，从长远考虑我们需要布局固态电池，空气电池在这方面也安排了。另外就是今天早上的陈老师提到了检测水平，国内的检测水平还是有的，但是建了两个平台，我简单汇报一下结果。有12家单位，大概有300人的研发队伍，涉及各个方面。一个是硅负极，之后一直在做这方面的科学技术的研发已经19年，相当难的事情。最近是在从应用的角度一直在开发这个事情，主要的技术路线包括两类，一个是SiOx/C，一个是Nano-Si，主要是从综合的技术指标不断的迭代，2013年得到支持以后，可以做到批次500公斤的水平，大概是综合的设计考虑，我在这里展示的是我们思想不是真实的事情。导入添加剂等等还是非常难的，纳米归谈里面的难点是怎么样得到100块钱每公斤的纳米硅，第二个如何把纳米硅在颗粒当中均匀的分散？
现在做到的是这样的材料，大概是把纳米硅分散在颗粒当中，能够进入到批量的生产，在450毫安每时材料当中，一般循环500次左右是高容量的负载，但是前面开发的氧化亚硅都在开发，但是效率低，纳米硅碳的容量高都不是满意的解决方案，所以我们正在开发新一代的富硅氧化物材料，减少带来的挑战。
这个新材料公司目前在国内还在第三或者是第二位的，这里面就解决了一系列的技术问题，我就不详细说了，负极材料有进展，正极材料我们积累的比较少。在这个项目支持之后，主要针对高容量的等级，这个材料难的地方就是电压衰减，这个工作当中主要是通过表面结构重新的重构，解决了电压衰减的问题，因此就可以开始试用，今年是在500公斤的量级。
另外一个材料就是高电压的尖晶石，比较容易切换过来，最难的是用了这个材料以后电解液等等需要全面的升级，所以这个方面还是需要提升，特别是高温55度的问题。为了解决高电压富锂材料，这个在国内上是非常重要的也是也很有挑战，现在可以在高电压当中相对来说稳定的循环，在电解液方面还有添加剂。隔膜我们感觉直接用还是有点问题，所以说开发陶瓷隔膜，同时用纤维素的基材，耐高温，但是这个好象还不能最终用在我们的电池上，主要就是一致稳定性，现在是小试到中试的阶段，但是展示的前景是有一些希望，纤维素隔膜加上陶瓷颗粒，其实我们还开发了离子导电涂层隔膜。
石墨烯都开发了很长时间了，以及涂层的技术，都能做到几十吨量产的水平，用刚刚的材料做了初步的电池，这个电池可以做到375瓦时每公斤，但是循环性不行，容量低循环好，主要是在高体积膨胀下怎么解决一系列辅助材料的问题。
最后我介绍一下固态金属锂，理论计算上考虑，锂电池的提升，还有一个可能还用锂电池的电池，金属锂电池，还有空气电池，包括了氧、水、二氧化碳等不同的电池的体系，在刚刚的计算结果当中可以看到绿色的金属锂比较高，硅负极比较厉害，如果2000毫安的硅，膨胀在200以上这个相对来说，锂的膨胀更容易解决一些，如果冲击更高能量的电，还能用后电池的想法，但是这个力学等等还有一些挑战。
金属锂电池已经研发了50多年，特别是80-90年代有很严重的问题，目前没有证据表明金属锂电池是安全的。用金属锂电池改变的问题，主要是非均匀的沉积和析出跟石墨和硅不一样，第二个是SEI膜不稳定，所以很多人还是希望用固态解决这个问题。固态的一个关键点就是说可能在理论上解决，所以有很多的安全性和好处，以及循环系数的好处，另外还可以做内串，比如说聚合物类的，以及添加一些液体的电解液，在国际上有很多的公司投入很多，但是从实际的角度考虑，能量密度高的电池目前没有做出来，这里面关键的问题是正极这一块的电阻怎么解决的问题。
我介绍一下科学院做的工作，一个是中国科学院宁波材料团队做的，还有就是上海硅酸盐研究所郭向欣团队做的实验，另外我们最近提出来做原位固态化的思想，用基本上兼容现在叠片式的，目前初步得到了一个高的体积能量密度，电极化也是非常小的，这个是后期要发展的。从电池发展的角度来看，现在的锂电池软包从15-20液体的含量，全固态金属锂电池负极都是金属锂，整个电池当中没有任何的液体，可能是过程当中感觉为了提高能量密度，同时兼顾安全性，从凝胶半固态到固态可能是一个发展的路子，目前像东芝还有国外的公司也在探索当中，只是要解决这个不同的液体到底是什么东西，这里面还有很多的细节要研究的地方。
从产业发展角度，固态电池区别的就是固态电解质，可能会用到金属锂电池，锂电池也是很强大，这个实际上就是在产业的发展当中，一旦电芯技术关键材料可以突破，就可以迅速进入到市场当中去，所以我们提出了一些路线图，也许最快在2019年拿出电池包来，2020年有可能试水到商业化的程度，有一些全固态的还比较慢，真正的全固态可能要更长的时间，稍微含有一点液体的电池会比较快，因为兼顾了能量密度和安全性。
最后感谢一下在物理所工作的团队，还有高校的团队和一些企业，还有一些经常在一起交流的公司，感谢这几个国家项目的支持，谢谢！
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中国科学院物理研究所清洁能源实验室纳米离子与纳米能源材料研究组研究员、博士李泓
以下是整理的李泓博士演讲内容：
非常高兴有机会加入到这个产业化的高峰论坛，今天我主要跟大家讨论“动力电池的新材料的发展”。刚刚非常高兴听到新能源汽车行业各位专家关于汽车方面的精彩演讲，以及王英博士介绍的对整个系统的探讨。今天我所探讨的是动力电池新材料研发进展。我们非常希望在材料方面也做到正向，对我们来说是比较难的。从企业来说首先是安全性，可靠性，还有成本技术指标提出了系列的要求，这里面底线的指标和长期发展的指标都是非常高的。政府和国家对动力电池提出了非常高的能量密度的要求。像新能源汽车今年发布的项目，对于基础研究的项目，希望锂离子电池能量密度做到400Wh/kg，新体系电池样品能量密度做到500Wh/kg。对企业来说300Wh/kg也是不容易的，要开发很多新的体系。《中国制造2025》要求做到400wh/kg以上，提出的一些方案里面关键词主要是电池这两个差距还是比较大的。
从产品指标的角度考虑这个问题，我们再对比一下各个国家政府的相关要求。刚刚提到了《中国制造2025》，底下是日本的往上累的是中国和美国的竞赛，今年启动了3个专项都涉及到动力电池。
大家都希望将来是400wh/kg，为什么做这个指标？多出自锂离子电池安全性考虑。以北汽新能源EV200举例，其百公里能耗为14kwh，寿命要求是10年20万公里，而成本上现在已经降低了许多。动力电池今后的发展，达到同样续航里程的成本比目前高不少，所以说电动汽车的动力电池不发展到高能量，将来在纯电动汽车上会面临更激烈的竞争，甚至被燃料电池碾压的情况。
从实际的发展角度看，整个的发展是很慢的而且是比较稳健的，主要是技术和材料的升级换代，即便是按照路线去看的话，如果我们还能跟上现在发展的速度你到2020年就是做到300，2030年就是390瓦时每公斤，这个路线图怎么一点一点实现，第二个到底能不能实现400瓦时每公斤甚至更高的？
1990-2025锂电池能量密度发展路线图
液态电解质锂电池电池已经发展了三代，去年有一个详细的介绍，主要的就是在正极材料方面每一个都在升级换代，提高了电压或者是容量；负极方面主要的变化，能量学的电池里面，把纳米硅碳引入在电解液里面加入一些技术，包括陶瓷涂布的隔膜等等。现在看的锂电池电池到底能做多高呢？低能量的密度确实非常好，就是牺牲了循环性更不用提安全性，实现了高能量，但是不是说循环性不能提高，还需要一些细致基础的研究，这是法国的调查公司他看到的对材料的一个看法越来越多，现在很多团队和同仁都比较熟悉我就不细说了。
但是对于电池材料来说，有很多的问题和性能的要求，同时采取了至少有13种以上的技术来综合地解决这方面的技术，每一根线都有很多细节的技术和内容，你更换一个材料的时候，整个电池会很复杂地变化，研发这个电池材料特别慢，一般的需要十几年以上，现在的很多团队和公司已经在开发300瓦时每公斤的锂电池了。现在在这个方面最难的一个问题就是高的负极容量带来高的体积膨胀，那你在电芯层面上非常难涉及，核心的问题就是怎么解决在充电之后的体积膨胀能够满足现在的电芯企业的要求，另外就是说这些高能量密度的实现是可以的，但是他的综合接入指标能不能满足应用要求？是什么样的上限这个不太清楚，这个里面有一些解决的方案，时间关系就不详细讨论了，欢迎大家有机会我们交流这方面的技术。
另外政府上要做400wh/kg和500wh/kg，这个经过计算有一个模型，把现在石墨的负极，硅负极金属锂也放这里，如果做到800瓦以上还有机会，400wh/kg，500wh/kg还有一些解决方案，但是实现是非常难的，NC最高做到200，负锂做到300，不同的负极材料这个是系统的计算，从计算上看似乎还是说有一些正负极材料的匹配实现高的密度，前面都是虚的计算，科学院在这方面的工作。科学院为了加强研发成果能够促进经济的发展，解决实用问题，启动了战略先导A类项目，其中有一个纳米项目，就是把过去20多年了科学院研究的纳米技术争取集中支持一下，希望对产业有一个帮助，在这些项目里面其中第一个就是动力电池，纳米材料和纳米技术很可能会用上。
对这类项目的要求，原来负责这个项目的阴和俊副部长提出，我们做的事情目标清楚、要能用上、可考核，经过第三方考核的，材料用的上，技术用的上，最后用上水平怎么样，有没有影响，影响能力多大有很多的指标考核，所以这样的项目就非常难了。他提出了具体的指标，国家已经提出来了2020年要做到300瓦时每公斤，到2015年要实现150瓦时每公斤，相关的电池材料正极电解质隔膜等等也需要开始产业化。为了完成这个项目设了几个主要的内容，一个是60%的经费到70%的经费用到了锂电池方面，开发高能量的正极、负极，高电压的电解液，高安全的隔膜，集成在动力电池上面，从长远考虑我们需要布局固态电池，空气电池在这方面也安排了。另外就是今天早上的陈老师提到了检测水平，国内的检测水平还是有的，但是建了两个平台，我简单汇报一下结果。有12家单位，大概有300人的研发队伍，涉及各个方面。一个是硅负极，之后一直在做这方面的科学技术的研发已经19年，相当难的事情。最近是在从应用的角度一直在开发这个事情，主要的技术路线包括两类，一个是SiOx/C，一个是Nano-Si，主要是从综合的技术指标不断的迭代，2013年得到支持以后，可以做到批次500公斤的水平，大概是综合的设计考虑，我在这里展示的是我们思想不是真实的事情。导入添加剂等等还是非常难的，纳米归谈里面的难点是怎么样得到100块钱每公斤的纳米硅，第二个如何把纳米硅在颗粒当中均匀的分散？
现在做到的是这样的材料，大概是把纳米硅分散在颗粒当中，能够进入到批量的生产，在450毫安每时材料当中，一般循环500次左右是高容量的负载，但是前面开发的氧化亚硅都在开发，但是效率低，纳米硅碳的容量高都不是满意的解决方案，所以我们正在开发新一代的富硅氧化物材料，减少带来的挑战。
这个新材料公司目前在国内还在第三或者是第二位的，这里面就解决了一系列的技术问题，我就不详细说了，负极材料有进展，正极材料我们积累的比较少。在这个项目支持之后，主要针对高容量的等级，这个材料难的地方就是电压衰减，这个工作当中主要是通过表面结构重新的重构，解决了电压衰减的问题，因此就可以开始试用，今年是在500公斤的量级。
另外一个材料就是高电压的尖晶石，比较容易切换过来，最难的是用了这个材料以后电解液等等需要全面的升级，所以这个方面还是需要提升，特别是高温55度的问题。为了解决高电压富锂材料，这个在国内上是非常重要的也是也很有挑战，现在可以在高电压当中相对来说稳定的循环，在电解液方面还有添加剂。隔膜我们感觉直接用还是有点问题，所以说开发陶瓷隔膜，同时用纤维素的基材，耐高温，但是这个好象还不能最终用在我们的电池上，主要就是一致稳定性，现在是小试到中试的阶段，但是展示的前景是有一些希望，纤维素隔膜加上陶瓷颗粒，其实我们还开发了离子导电涂层隔膜。
石墨烯都开发了很长时间了，以及涂层的技术，都能做到几十吨量产的水平，用刚刚的材料做了初步的电池，这个电池可以做到375瓦时每公斤，但是循环性不行，容量低循环好，主要是在高体积膨胀下怎么解决一系列辅助材料的问题。
最后我介绍一下固态金属锂，理论计算上考虑，锂电池的提升，还有一个可能还用锂电池的电池，金属锂电池，还有空气电池，包括了氧、水、二氧化碳等不同的电池的体系，在刚刚的计算结果当中可以看到绿色的金属锂比较高，硅负极比较厉害，如果2000毫安的硅，膨胀在200以上这个相对来说，锂的膨胀更容易解决一些，如果冲击更高能量的电，还能用后电池的想法，但是这个力学等等还有一些挑战。
金属锂电池已经研发了50多年，特别是80-90年代有很严重的问题，目前没有证据表明金属锂电池是安全的。用金属锂电池改变的问题，主要是非均匀的沉积和析出跟石墨和硅不一样，第二个是SEI膜不稳定，所以很多人还是希望用固态解决这个问题。固态的一个关键点就是说可能在理论上解决，所以有很多的安全性和好处，以及循环系数的好处，另外还可以做内串，比如说聚合物类的，以及添加一些液体的电解液，在国际上有很多的公司投入很多，但是从实际的角度考虑，能量密度高的电池目前没有做出来，这里面关键的问题是正极这一块的电阻怎么解决的问题。
我介绍一下科学院做的工作，一个是中国科学院宁波材料团队做的，还有就是上海硅酸盐研究所郭向欣团队做的实验，另外我们最近提出来做原位固态化的思想，用基本上兼容现在叠片式的，目前初步得到了一个高的体积能量密度，电极化也是非常小的，这个是后期要发展的。从电池发展的角度来看，现在的锂电池软包从15-20液体的含量，全固态金属锂电池负极都是金属锂，整个电池当中没有任何的液体，可能是过程当中感觉为了提高能量密度，同时兼顾安全性，从凝胶半固态到固态可能是一个发展的路子，目前像东芝还有国外的公司也在探索当中，只是要解决这个不同的液体到底是什么东西，这里面还有很多的细节要研究的地方。
从产业发展角度，固态电池区别的就是固态电解质，可能会用到金属锂电池，锂电池也是很强大，这个实际上就是在产业的发展当中，一旦电芯技术关键材料可以突破，就可以迅速进入到市场当中去，所以我们提出了一些路线图，也许最快在2019年拿出电池包来，2020年有可能试水到商业化的程度，有一些全固态的还比较慢，真正的全固态可能要更长的时间，稍微含有一点液体的电池会比较快，因为兼顾了能量密度和安全性。
最后感谢一下在物理所工作的团队，还有高校的团队和一些企业，还有一些经常在一起交流的公司，感谢这几个国家项目的支持，谢谢！
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2016年9月23-24日，“2016中国新能源汽车动力电池产业技术发展高峰论坛暨车企与动力电池企业技术交流会”在张家港盛大召开。本届会议由电动汽车资源网携同江苏天鹏电源有限公司联合张家港市发展和改革委员会、张家港市科技局共同举办，来自政府主管部门、行业权威专家学者、新能源整车企业、动力电池产业链企业、检测机构等，共计600余业界精英齐聚一堂。中国科学院物理研究所清洁能源实验室纳米离子与纳米能源材料研究组研究员、博士李泓做重要演讲，李泓博士的演讲主题为“动力电池新材料研发进展”。以下为整理的李泓博士演讲内容：
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中国科学院物理研究所清洁能源实验室纳米离子与纳米能源材料研究组研究员、博士李泓
以下是整理的李泓博士演讲内容：
非常高兴有机会加入到这个产业化的高峰论坛，今天我主要跟大家讨论“动力电池的新材料的发展”。刚刚非常高兴听到新能源汽车行业各位专家关于汽车方面的精彩演讲，以及王英博士介绍的对整个系统的探讨。今天我所探讨的是动力电池新材料研发进展。我们非常希望在材料方面也做到正向，对我们来说是比较难的。从企业来说首先是安全性，可靠性，还有成本技术指标提出了系列的要求，这里面底线的指标和长期发展的指标都是非常高的。政府和国家对动力电池提出了非常高的能量密度的要求。像新能源汽车今年发布的项目，对于基础研究的项目，希望锂离子电池能量密度做到400Wh/kg，新体系电池样品能量密度做到500Wh/kg。对企业来说300Wh/kg也是不容易的，要开发很多新的体系。《中国制造2025》要求做到400wh/kg以上，提出的一些方案里面关键词主要是电池这两个差距还是比较大的。
从产品指标的角度考虑这个问题，我们再对比一下各个国家政府的相关要求。刚刚提到了《中国制造2025》，底下是日本的往上累的是中国和美国的竞赛，今年启动了3个专项都涉及到动力电池。
大家都希望将来是400wh/kg，为什么做这个指标？多出自锂离子电池安全性考虑。以北汽新能源EV200举例，其百公里能耗为14kwh，寿命要求是10年20万公里，而成本上现在已经降低了许多。动力电池今后的发展，达到同样续航里程的成本比目前高不少，所以说电动汽车的动力电池不发展到高能量，将来在纯电动汽车上会面临更激烈的竞争，甚至被燃料电池碾压的情况。
从实际的发展角度看，整个的发展是很慢的而且是比较稳健的，主要是技术和材料的升级换代，即便是按照路线去看的话，如果我们还能跟上现在发展的速度你到2020年就是做到300，2030年就是390瓦时每公斤，这个路线图怎么一点一点实现，第二个到底能不能实现400瓦时每公斤甚至更高的？
1990-2025锂电池能量密度发展路线图
液态电解质锂电池电池已经发展了三代，去年有一个详细的介绍，主要的就是在正极材料方面每一个都在升级换代，提高了电压或者是容量；负极方面主要的变化，能量学的电池里面，把纳米硅碳引入在电解液里面加入一些技术，包括陶瓷涂布的隔膜等等。现在看的锂电池电池到底能做多高呢？低能量的密度确实非常好，就是牺牲了循环性更不用提安全性，实现了高能量，但是不是说循环性不能提高，还需要一些细致基础的研究，这是法国的调查公司他看到的对材料的一个看法越来越多，现在很多团队和同仁都比较熟悉我就不细说了。
但是对于电池材料来说，有很多的问题和性能的要求，同时采取了至少有13种以上的技术来综合地解决这方面的技术，每一根线都有很多细节的技术和内容，你更换一个材料的时候，整个电池会很复杂地变化，研发这个电池材料特别慢，一般的需要十几年以上，现在的很多团队和公司已经在开发300瓦时每公斤的锂电池了。现在在这个方面最难的一个问题就是高的负极容量带来高的体积膨胀，那你在电芯层面上非常难涉及，核心的问题就是怎么解决在充电之后的体积膨胀能够满足现在的电芯企业的要求，另外就是说这些高能量密度的实现是可以的，但是他的综合接入指标能不能满足应用要求？是什么样的上限这个不太清楚，这个里面有一些解决的方案，时间关系就不详细讨论了，欢迎大家有机会我们交流这方面的技术。
另外政府上要做400wh/kg和500wh/kg，这个经过计算有一个模型，把现在石墨的负极，硅负极金属锂也放这里，如果做到800瓦以上还有机会，400wh/kg，500wh/kg还有一些解决方案，但是实现是非常难的，NC最高做到200，负锂做到300，不同的负极材料这个是系统的计算，从计算上看似乎还是说有一些正负极材料的匹配实现高的密度，前面都是虚的计算，科学院在这方面的工作。科学院为了加强研发成果能够促进经济的发展，解决实用问题，启动了战略先导A类项目，其中有一个纳米项目，就是把过去20多年了科学院研究的纳米技术争取集中支持一下，希望对产业有一个帮助，在这些项目里面其中第一个就是动力电池，纳米材料和纳米技术很可能会用上。
对这类项目的要求，原来负责这个项目的阴和俊副部长提出，我们做的事情目标清楚、要能用上、可考核，经过第三方考核的，材料用的上，技术用的上，最后用上水平怎么样，有没有影响，影响能力多大有很多的指标考核，所以这样的项目就非常难了。他提出了具体的指标，国家已经提出来了2020年要做到300瓦时每公斤，到2015年要实现150瓦时每公斤，相关的电池材料正极电解质隔膜等等也需要开始产业化。为了完成这个项目设了几个主要的内容，一个是60%的经费到70%的经费用到了锂电池方面，开发高能量的正极、负极，高电压的电解液，高安全的隔膜，集成在动力电池上面，从长远考虑我们需要布局固态电池，空气电池在这方面也安排了。另外就是今天早上的陈老师提到了检测水平，国内的检测水平还是有的，但是建了两个平台，我简单汇报一下结果。有12家单位，大概有300人的研发队伍，涉及各个方面。一个是硅负极，之后一直在做这方面的科学技术的研发已经19年，相当难的事情。最近是在从应用的角度一直在开发这个事情，主要的技术路线包括两类，一个是SiOx/C，一个是Nano-Si，主要是从综合的技术指标不断的迭代，2013年得到支持以后，可以做到批次500公斤的水平，大概是综合的设计考虑，我在这里展示的是我们思想不是真实的事情。导入添加剂等等还是非常难的，纳米归谈里面的难点是怎么样得到100块钱每公斤的纳米硅，第二个如何把纳米硅在颗粒当中均匀的分散？
现在做到的是这样的材料，大概是把纳米硅分散在颗粒当中，能够进入到批量的生产，在450毫安每时材料当中，一般循环500次左右是高容量的负载，但是前面开发的氧化亚硅都在开发，但是效率低，纳米硅碳的容量高都不是满意的解决方案，所以我们正在开发新一代的富硅氧化物材料，减少带来的挑战。
这个新材料公司目前在国内还在第三或者是第二位的，这里面就解决了一系列的技术问题，我就不详细说了，负极材料有进展，正极材料我们积累的比较少。在这个项目支持之后，主要针对高容量的等级，这个材料难的地方就是电压衰减，这个工作当中主要是通过表面结构重新的重构，解决了电压衰减的问题，因此就可以开始试用，今年是在500公斤的量级。
另外一个材料就是高电压的尖晶石，比较容易切换过来，最难的是用了这个材料以后电解液等等需要全面的升级，所以这个方面还是需要提升，特别是高温55度的问题。为了解决高电压富锂材料，这个在国内上是非常重要的也是也很有挑战，现在可以在高电压当中相对来说稳定的循环，在电解液方面还有添加剂。隔膜我们感觉直接用还是有点问题，所以说开发陶瓷隔膜，同时用纤维素的基材，耐高温，但是这个好象还不能最终用在我们的电池上，主要就是一致稳定性，现在是小试到中试的阶段，但是展示的前景是有一些希望，纤维素隔膜加上陶瓷颗粒，其实我们还开发了离子导电涂层隔膜。
石墨烯都开发了很长时间了，以及涂层的技术，都能做到几十吨量产的水平，用刚刚的材料做了初步的电池，这个电池可以做到375瓦时每公斤，但是循环性不行，容量低循环好，主要是在高体积膨胀下怎么解决一系列辅助材料的问题。
最后我介绍一下固态金属锂，理论计算上考虑，锂电池的提升，还有一个可能还用锂电池的电池，金属锂电池，还有空气电池，包括了氧、水、二氧化碳等不同的电池的体系，在刚刚的计算结果当中可以看到绿色的金属锂比较高，硅负极比较厉害，如果2000毫安的硅，膨胀在200以上这个相对来说，锂的膨胀更容易解决一些，如果冲击更高能量的电，还能用后电池的想法，但是这个力学等等还有一些挑战。
金属锂电池已经研发了50多年，特别是80-90年代有很严重的问题，目前没有证据表明金属锂电池是安全的。用金属锂电池改变的问题，主要是非均匀的沉积和析出跟石墨和硅不一样，第二个是SEI膜不稳定，所以很多人还是希望用固态解决这个问题。固态的一个关键点就是说可能在理论上解决，所以有很多的安全性和好处，以及循环系数的好处，另外还可以做内串，比如说聚合物类的，以及添加一些液体的电解液，在国际上有很多的公司投入很多，但是从实际的角度考虑，能量密度高的电池目前没有做出来，这里面关键的问题是正极这一块的电阻怎么解决的问题。
我介绍一下科学院做的工作，一个是中国科学院宁波材料团队做的，还有就是上海硅酸盐研究所郭向欣团队做的实验，另外我们最近提出来做原位固态化的思想，用基本上兼容现在叠片式的，目前初步得到了一个高的体积能量密度，电极化也是非常小的，这个是后期要发展的。从电池发展的角度来看，现在的锂电池软包从15-20液体的含量，全固态金属锂电池负极都是金属锂，整个电池当中没有任何的液体，可能是过程当中感觉为了提高能量密度，同时兼顾安全性，从凝胶半固态到固态可能是一个发展的路子，目前像东芝还有国外的公司也在探索当中，只是要解决这个不同的液体到底是什么东西，这里面还有很多的细节要研究的地方。
从产业发展角度，固态电池区别的就是固态电解质，可能会用到金属锂电池，锂电池也是很强大，这个实际上就是在产业的发展当中，一旦电芯技术关键材料可以突破，就可以迅速进入到市场当中去，所以我们提出了一些路线图，也许最快在2019年拿出电池包来，2020年有可能试水到商业化的程度，有一些全固态的还比较慢，真正的全固态可能要更长的时间，稍微含有一点液体的电池会比较快，因为兼顾了能量密度和安全性。
最后感谢一下在物理所工作的团队，还有高校的团队和一些企业，还有一些经常在一起交流的公司，感谢这几个国家项目的支持，谢谢！
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中国科学院物理研究所清洁能源实验室纳米离子与纳米能源材料研究组研究员、博士李泓
以下是整理的李泓博士演讲内容：
非常高兴有机会加入到这个产业化的高峰论坛，今天我主要跟大家讨论“动力电池的新材料的发展”。刚刚非常高兴听到新能源汽车行业各位专家关于汽车方面的精彩演讲，以及王英博士介绍的对整个系统的探讨。今天我所探讨的是动力电池新材料研发进展。我们非常希望在材料方面也做到正向，对我们来说是比较难的。从企业来说首先是安全性，可靠性，还有成本技术指标提出了系列的要求，这里面底线的指标和长期发展的指标都是非常高的。政府和国家对动力电池提出了非常高的能量密度的要求。像新能源汽车今年发布的项目，对于基础研究的项目，希望锂离子电池能量密度做到400Wh/kg，新体系电池样品能量密度做到500Wh/kg。对企业来说300Wh/kg也是不容易的，要开发很多新的体系。《中国制造2025》要求做到400wh/kg以上，提出的一些方案里面关键词主要是电池这两个差距还是比较大的。
从产品指标的角度考虑这个问题，我们再对比一下各个国家政府的相关要求。刚刚提到了《中国制造2025》，底下是日本的往上累的是中国和美国的竞赛，今年启动了3个专项都涉及到动力电池。
大家都希望将来是400wh/kg，为什么做这个指标？多出自锂离子电池安全性考虑。以北汽新能源EV200举例，其百公里能耗为14kwh，寿命要求是10年20万公里，而成本上现在已经降低了许多。动力电池今后的发展，达到同样续航里程的成本比目前高不少，所以说电动汽车的动力电池不发展到高能量，将来在纯电动汽车上会面临更激烈的竞争，甚至被燃料电池碾压的情况。
从实际的发展角度看，整个的发展是很慢的而且是比较稳健的，主要是技术和材料的升级换代，即便是按照路线去看的话，如果我们还能跟上现在发展的速度你到2020年就是做到300，2030年就是390瓦时每公斤，这个路线图怎么一点一点实现，第二个到底能不能实现400瓦时每公斤甚至更高的？
1990-2025锂电池能量密度发展路线图
液态电解质锂电池电池已经发展了三代，去年有一个详细的介绍，主要的就是在正极材料方面每一个都在升级换代，提高了电压或者是容量；负极方面主要的变化，能量学的电池里面，把纳米硅碳引入在电解液里面加入一些技术，包括陶瓷涂布的隔膜等等。现在看的锂电池电池到底能做多高呢？低能量的密度确实非常好，就是牺牲了循环性更不用提安全性，实现了高能量，但是不是说循环性不能提高，还需要一些细致基础的研究，这是法国的调查公司他看到的对材料的一个看法越来越多，现在很多团队和同仁都比较熟悉我就不细说了。
但是对于电池材料来说，有很多的问题和性能的要求，同时采取了至少有13种以上的技术来综合地解决这方面的技术，每一根线都有很多细节的技术和内容，你更换一个材料的时候，整个电池会很复杂地变化，研发这个电池材料特别慢，一般的需要十几年以上，现在的很多团队和公司已经在开发300瓦时每公斤的锂电池了。现在在这个方面最难的一个问题就是高的负极容量带来高的体积膨胀，那你在电芯层面上非常难涉及，核心的问题就是怎么解决在充电之后的体积膨胀能够满足现在的电芯企业的要求，另外就是说这些高能量密度的实现是可以的，但是他的综合接入指标能不能满足应用要求？是什么样的上限这个不太清楚，这个里面有一些解决的方案，时间关系就不详细讨论了，欢迎大家有机会我们交流这方面的技术。
另外政府上要做400wh/kg和500wh/kg，这个经过计算有一个模型，把现在石墨的负极，硅负极金属锂也放这里，如果做到800瓦以上还有机会，400wh/kg，500wh/kg还有一些解决方案，但是实现是非常难的，NC最高做到200，负锂做到300，不同的负极材料这个是系统的计算，从计算上看似乎还是说有一些正负极材料的匹配实现高的密度，前面都是虚的计算，科学院在这方面的工作。科学院为了加强研发成果能够促进经济的发展，解决实用问题，启动了战略先导A类项目，其中有一个纳米项目，就是把过去20多年了科学院研究的纳米技术争取集中支持一下，希望对产业有一个帮助，在这些项目里面其中第一个就是动力电池，纳米材料和纳米技术很可能会用上。
对这类项目的要求，原来负责这个项目的阴和俊副部长提出，我们做的事情目标清楚、要能用上、可考核，经过第三方考核的，材料用的上，技术用的上，最后用上水平怎么样，有没有影响，影响能力多大有很多的指标考核，所以这样的项目就非常难了。他提出了具体的指标，国家已经提出来了2020年要做到300瓦时每公斤，到2015年要实现150瓦时每公斤，相关的电池材料正极电解质隔膜等等也需要开始产业化。为了完成这个项目设了几个主要的内容，一个是60%的经费到70%的经费用到了锂电池方面，开发高能量的正极、负极，高电压的电解液，高安全的隔膜，集成在动力电池上面，从长远考虑我们需要布局固态电池，空气电池在这方面也安排了。另外就是今天早上的陈老师提到了检测水平，国内的检测水平还是有的，但是建了两个平台，我简单汇报一下结果。有12家单位，大概有300人的研发队伍，涉及各个方面。一个是硅负极，之后一直在做这方面的科学技术的研发已经19年，相当难的事情。最近是在从应用的角度一直在开发这个事情，主要的技术路线包括两类，一个是SiOx/C，一个是Nano-Si，主要是从综合的技术指标不断的迭代，2013年得到支持以后，可以做到批次500公斤的水平，大概是综合的设计考虑，我在这里展示的是我们思想不是真实的事情。导入添加剂等等还是非常难的，纳米归谈里面的难点是怎么样得到100块钱每公斤的纳米硅，第二个如何把纳米硅在颗粒当中均匀的分散？
现在做到的是这样的材料，大概是把纳米硅分散在颗粒当中，能够进入到批量的生产，在450毫安每时材料当中，一般循环500次左右是高容量的负载，但是前面开发的氧化亚硅都在开发，但是效率低，纳米硅碳的容量高都不是满意的解决方案，所以我们正在开发新一代的富硅氧化物材料，减少带来的挑战。
这个新材料公司目前在国内还在第三或者是第二位的，这里面就解决了一系列的技术问题，我就不详细说了，负极材料有进展，正极材料我们积累的比较少。在这个项目支持之后，主要针对高容量的等级，这个材料难的地方就是电压衰减，这个工作当中主要是通过表面结构重新的重构，解决了电压衰减的问题，因此就可以开始试用，今年是在500公斤的量级。
另外一个材料就是高电压的尖晶石，比较容易切换过来，最难的是用了这个材料以后电解液等等需要全面的升级，所以这个方面还是需要提升，特别是高温55度的问题。为了解决高电压富锂材料，这个在国内上是非常重要的也是也很有挑战，现在可以在高电压当中相对来说稳定的循环，在电解液方面还有添加剂。隔膜我们感觉直接用还是有点问题，所以说开发陶瓷隔膜，同时用纤维素的基材，耐高温，但是这个好象还不能最终用在我们的电池上，主要就是一致稳定性，现在是小试到中试的阶段，但是展示的前景是有一些希望，纤维素隔膜加上陶瓷颗粒，其实我们还开发了离子导电涂层隔膜。
石墨烯都开发了很长时间了，以及涂层的技术，都能做到几十吨量产的水平，用刚刚的材料做了初步的电池，这个电池可以做到375瓦时每公斤，但是循环性不行，容量低循环好，主要是在高体积膨胀下怎么解决一系列辅助材料的问题。
最后我介绍一下固态金属锂，理论计算上考虑，锂电池的提升，还有一个可能还用锂电池的电池，金属锂电池，还有空气电池，包括了氧、水、二氧化碳等不同的电池的体系，在刚刚的计算结果当中可以看到绿色的金属锂比较高，硅负极比较厉害，如果2000毫安的硅，膨胀在200以上这个相对来说，锂的膨胀更容易解决一些，如果冲击更高能量的电，还能用后电池的想法，但是这个力学等等还有一些挑战。
金属锂电池已经研发了50多年，特别是80-90年代有很严重的问题，目前没有证据表明金属锂电池是安全的。用金属锂电池改变的问题，主要是非均匀的沉积和析出跟石墨和硅不一样，第二个是SEI膜不稳定，所以很多人还是希望用固态解决这个问题。固态的一个关键点就是说可能在理论上解决，所以有很多的安全性和好处，以及循环系数的好处，另外还可以做内串，比如说聚合物类的，以及添加一些液体的电解液，在国际上有很多的公司投入很多，但是从实际的角度考虑，能量密度高的电池目前没有做出来，这里面关键的问题是正极这一块的电阻怎么解决的问题。
我介绍一下科学院做的工作，一个是中国科学院宁波材料团队做的，还有就是上海硅酸盐研究所郭向欣团队做的实验，另外我们最近提出来做原位固态化的思想，用基本上兼容现在叠片式的，目前初步得到了一个高的体积能量密度，电极化也是非常小的，这个是后期要发展的。从电池发展的角度来看，现在的锂电池软包从15-20液体的含量，全固态金属锂电池负极都是金属锂，整个电池当中没有任何的液体，可能是过程当中感觉为了提高能量密度，同时兼顾安全性，从凝胶半固态到固态可能是一个发展的路子，目前像东芝还有国外的公司也在探索当中，只是要解决这个不同的液体到底是什么东西，这里面还有很多的细节要研究的地方。
从产业发展角度，固态电池区别的就是固态电解质，可能会用到金属锂电池，锂电池也是很强大，这个实际上就是在产业的发展当中，一旦电芯技术关键材料可以突破，就可以迅速进入到市场当中去，所以我们提出了一些路线图，也许最快在2019年拿出电池包来，2020年有可能试水到商业化的程度，有一些全固态的还比较慢，真正的全固态可能要更长的时间，稍微含有一点液体的电池会比较快，因为兼顾了能量密度和安全性。
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哭不是罪 回答了问题 • 2016-10-08 13:52 • 5 个回复 不感兴趣
聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等聚烯烃和聚四氟乙烯（PTFE）类含氟高分子材料，怎么表面处理？要经济的办法？
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1 化学试剂处理法
采用化学试剂对聚烯烃材料进行表面处理是聚烯烃的表面预处理方法中应用较多的一大类方法（简称化学法）。据不完全统计就有铬盐－－硫酸法（Cr-H2SO4）、过硫酸盐法、铬酸法、氯磺化法、氯酸钾盐法、白磷法、高锰酸钾法等近十种之多。此类方法用于处理... 显示全部 »
采用化学试剂对聚烯烃材料进行表面处理是聚烯烃的表面预处理方法中应用较多的一大类方法（简称化学法）。据不完全统计就有铬盐－－硫酸法（Cr-H2SO4）、过硫酸盐法、铬酸法、氯磺化法、氯酸钾盐法、白磷法、高锰酸钾法等近十种之多。此类方法用于处理... 显示全部 »
1 化学试剂处理法
采用化学试剂对聚烯烃材料进行表面处理是聚烯烃的表面预处理方法中应用较多的一大类方法（简称化学法）。据不完全统计就有铬盐－－硫酸法（Cr-H2SO4）、过硫酸盐法、铬酸法、氯磺化法、氯酸钾盐法、白磷法、高锰酸钾法等近十种之多。此类方法用于处理难粘材料表面的原理在于处理液的强氧化作用能使塑料表面的分子被氧化，从而在材料表面导入了羰基、羧基、乙炔基、羟基、磺酸基等极性基团。同时薄弱界面层因溶于处理液中而被破坏，甚至分子链断裂，形成密密麻麻凹穴、增加表面粗糙度，改善了材料的粘附性。
影响材料表面预处理效果的主要因素有处理液配方、处理时间和温度、材料的种类等。
化学处理法具有处理效果好、不需要特殊设备、用起来容易等特点，一度应用在中小型厂塑料制品的表面处理上，但是由于这种方法处理时间长、速度慢、制品容易着色，处理后还要中和、水洗及干燥，处理液污染性较大，目前已趋于淘汰。
采用化学试剂对聚烯烃材料进行表面处理是聚烯烃的表面预处理方法中应用较多的一大类方法（简称化学法）。据不完全统计就有铬盐－－硫酸法（Cr-H2SO4）、过硫酸盐法、铬酸法、氯磺化法、氯酸钾盐法、白磷法、高锰酸钾法等近十种之多。此类方法用于处理难粘材料表面的原理在于处理液的强氧化作用能使塑料表面的分子被氧化，从而在材料表面导入了羰基、羧基、乙炔基、羟基、磺酸基等极性基团。同时薄弱界面层因溶于处理液中而被破坏，甚至分子链断裂，形成密密麻麻凹穴、增加表面粗糙度，改善了材料的粘附性。
影响材料表面预处理效果的主要因素有处理液配方、处理时间和温度、材料的种类等。
化学处理法具有处理效果好、不需要特殊设备、用起来容易等特点，一度应用在中小型厂塑料制品的表面处理上，但是由于这种方法处理时间长、速度慢、制品容易着色，处理后还要中和、水洗及干燥，处理液污染性较大，目前已趋于淘汰。
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一条胶带吊起近1吨巨石，这种新材料的强度堪比钢丝！
材料类 一见你就笑 2017-03-27 14:32 发表了文章
很多人家里都会放着锤子、钉子等作应急之用。
但是绳子应用场景有限，肯定是不会常备家里的，平时要用的时候又经常找不着。
今天给大家安利一款用处颇多的带子，胶带绳子一身担，不怕找不着地方用——
Braeön 是一种轻质的塑料丝带，100 英尺（30.5米）重量小于 1 磅（0.5公斤）。
虽然很轻，但是强度不容小觑。
Braeön 单股可承受 2000 磅（907.2公斤）的拉力，叠加使用可增加其承受力。
更神奇的是，强悍如钢丝的带子通过加热就能将其软化。
一旦冷却，又会重新硬化。
这都要归功于 Braeön 的材料——
超高强度合成纤维和低温活化热塑性聚合物，兼具纤维的强度和塑料的可塑性。
你可以用明火、热水甚至吹风机来加热 Braeön，只要温度达到 60 摄氏度以上。
但是注意，明火烧得时间过长或者超过121摄氏度带子也是会被点燃的。
软化的 Braeön变得更有韧性和粘度，可以任意揉捏，做成任意所需要的形状。
冷却之后，形状就固定下来了。
拖车拉船没有问题。
做成鞋带也行。
临时栓狗带。
在刀子、球棍上做出完全适合自己手型的手握。
在野外受伤时，还能做成固定带。
如果对成品不满意，只需重新加热调整即可。
用个百十来遍是没有问题的。
因为有塑料袋的特性，能防湿抗水，天气预冷， Braeön的表现越好。
真是户外旅行、野外搬砖的必备小工具啊。
更多的用处大家可以自己去摸索。
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但是绳子应用场景有限，肯定是不会常备家里的，平时要用的时候又经常找不着。
今天给大家安利一款用处颇多的带子，胶带绳子一身担，不怕找不着地方用——
Braeön 是一种轻质的塑料丝带，100 英尺（30.5米）重量小于 1 磅（0.5公斤）。
虽然很轻，但是强度不容小觑。
Braeön 单股可承受 2000 磅（907.2公斤）的拉力，叠加使用可增加其承受力。
更神奇的是，强悍如钢丝的带子通过加热就能将其软化。
一旦冷却，又会重新硬化。
这都要归功于 Braeön 的材料——
超高强度合成纤维和低温活化热塑性聚合物，兼具纤维的强度和塑料的可塑性。
你可以用明火、热水甚至吹风机来加热 Braeön，只要温度达到 60 摄氏度以上。
但是注意，明火烧得时间过长或者超过121摄氏度带子也是会被点燃的。
软化的 Braeön变得更有韧性和粘度，可以任意揉捏，做成任意所需要的形状。
冷却之后，形状就固定下来了。
拖车拉船没有问题。
做成鞋带也行。
临时栓狗带。
在刀子、球棍上做出完全适合自己手型的手握。
在野外受伤时，还能做成固定带。
如果对成品不满意，只需重新加热调整即可。
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很多人家里都会放着锤子、钉子等作应急之用。
但是绳子应用场景有限，肯定是不会常备家里的，平时要用的时候又经常找不着。
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Braeön 是一种轻质的塑料丝带，100 英尺（30.5米）重量小于 1 磅（0.5公斤）。
虽然很轻，但是强度不容小觑。
Braeön 单股可承受 2000 磅（907.2公斤）的拉力，叠加使用可增加其承受力。
更神奇的是，强悍如钢丝的带子通过加热就能将其软化。
一旦冷却，又会重新硬化。
这都要归功于 Braeön 的材料——
超高强度合成纤维和低温活化热塑性聚合物，兼具纤维的强度和塑料的可塑性。
你可以用明火、热水甚至吹风机来加热 Braeön，只要温度达到 60 摄氏度以上。
但是注意，明火烧得时间过长或者超过121摄氏度带子也是会被点燃的。
软化的 Braeön变得更有韧性和粘度，可以任意揉捏，做成任意所需要的形状。
冷却之后，形状就固定下来了。
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Braeön 是一种轻质的塑料丝带，100 英尺（30.5米）重量小于 1 磅（0.5公斤）。
虽然很轻，但是强度不容小觑。
Braeön 单股可承受 2000 磅（907.2公斤）的拉力，叠加使用可增加其承受力。
更神奇的是，强悍如钢丝的带子通过加热就能将其软化。
一旦冷却，又会重新硬化。
这都要归功于 Braeön 的材料——
超高强度合成纤维和低温活化热塑性聚合物，兼具纤维的强度和塑料的可塑性。
你可以用明火、热水甚至吹风机来加热 Braeön，只要温度达到 60 摄氏度以上。
但是注意，明火烧得时间过长或者超过121摄氏度带子也是会被点燃的。
软化的 Braeön变得更有韧性和粘度，可以任意揉捏，做成任意所需要的形状。
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AI找到21种固态电解质用于制造不可燃电池
材料类 土豆泥 2017-01-11 15:22 发表了文章
电解质在电池的正极和负极之间来回传输锂离子。液体电解质的价格便宜，离子的传导效果也非常好，但如果发生电池过热或因穿刺而短路时，可能导致起火……
美国斯坦福大学(Stanford University)的研究人员利用人工智能(AI)技术，辨识出超过20种固态电解质，可望用于取代目前在电池中所使用的挥发性液体。
斯坦福大学应用物理学博士候选人Austin Sendek说：“电解质在电池的正极和负极之间来回传输锂离子。液体电解质的价格便宜，离子的传导效果也非常好，但如果发生电池过热或因穿刺而短路时，可能导致起火。而固态电解质的主要优点就是稳定，固态比有机溶剂更不容易发生炸裂或蒸发，而且也更坚硬，能够让电池结构更坚固。” [20170110 AI NT01] 尽管经过多年的实验室试验和错误，研究人员至今尚未找到一种在室温下的表现像液体电解质一样的廉价固态材料。因此，研究团队利用AI技术和机器学习的方法，从实验数据中建构可预测模型。他们训练计算机算法来学习如何根据现有数据辨识好的和坏的化合物，就像脸部辨识算法学习在看到几个例子之后就能辨识人脸一样。
“目前约有成千上万的已知含锂化合物，其中绝大多数都未经测试。”Sendek指出，“然而，其中有些可能是绝佳的导体。因此，我们开发了一个运算模型，能够从我们现有的有限数据中进行学习，然后再让我们从大量的材料资库中筛选潜在的候选方案——这种方式比目前的筛选方法更快一百万倍。”
为了建立模型，Sendek花了两年多的时间收集所有关于含锂固态化合物的科学资料。
斯坦福大学材料科学与工程助理教授Evan Reed说：“Austin收集了所有有关这些材料的人类知识，以及许多测量和实验数据，这些数据甚至可追溯到从几十年前开始。他利用这些知识创造了一个模型，可以预测材料是否是一种良好的电解质。这种方法能够筛选出全部的备选材料，以确定最有发展前景的材料，以供后续的研究。”
该模型使用几项标准来筛选有发展潜力的材料，包括稳定性、成本、充裕度，以及其导电锂离子和重新路由电子通过电池电路的能力。这些备选材料是在材料在线数据库‘Materials Project’上进行选择；‘Materials Project’是一个能让科学家探索数千种材料的物理和化学特性的在线数据库。
Sendek说：“我们筛选了超过12,000种含锂化合物，最终得到了21种有发展潜力的固态电解质。结果只需要花费几分钟的时间进行筛选，而绝大部份的时间基本上都花在收集和策划所有的数据，以及开发可定义模型预测可信度的指标。”
研究人员最终计划在实验室中测试21种材料，以确定哪些材料最适合现实世界的条件。
“我们所采取的途径有潜力解决许多种材料的问题，并提高在这些领域进行研究投资的效果，”Reed并强调，“随着全世界的数据量增加以及计算机持续进展，我们的创新能力将不断呈指数级成长。因此，无论是电池、燃料电池或其他任何东西，目前在这一领域正是一个真正令人兴奋的时刻。”
来源：网络 查看全部
美国斯坦福大学(Stanford University)的研究人员利用人工智能(AI)技术，辨识出超过20种固态电解质，可望用于取代目前在电池中所使用的挥发性液体。
斯坦福大学应用物理学博士候选人Austin Sendek说：“电解质在电池的正极和负极之间来回传输锂离子。液体电解质的价格便宜，离子的传导效果也非常好，但如果发生电池过热或因穿刺而短路时，可能导致起火。而固态电解质的主要优点就是稳定，固态比有机溶剂更不容易发生炸裂或蒸发，而且也更坚硬，能够让电池结构更坚固。” [20170110 AI NT01] 尽管经过多年的实验室试验和错误，研究人员至今尚未找到一种在室温下的表现像液体电解质一样的廉价固态材料。因此，研究团队利用AI技术和机器学习的方法，从实验数据中建构可预测模型。他们训练计算机算法来学习如何根据现有数据辨识好的和坏的化合物，就像脸部辨识算法学习在看到几个例子之后就能辨识人脸一样。
“目前约有成千上万的已知含锂化合物，其中绝大多数都未经测试。”Sendek指出，“然而，其中有些可能是绝佳的导体。因此，我们开发了一个运算模型，能够从我们现有的有限数据中进行学习，然后再让我们从大量的材料资库中筛选潜在的候选方案——这种方式比目前的筛选方法更快一百万倍。”
为了建立模型，Sendek花了两年多的时间收集所有关于含锂固态化合物的科学资料。
斯坦福大学材料科学与工程助理教授Evan Reed说：“Austin收集了所有有关这些材料的人类知识，以及许多测量和实验数据，这些数据甚至可追溯到从几十年前开始。他利用这些知识创造了一个模型，可以预测材料是否是一种良好的电解质。这种方法能够筛选出全部的备选材料，以确定最有发展前景的材料，以供后续的研究。”
该模型使用几项标准来筛选有发展潜力的材料，包括稳定性、成本、充裕度，以及其导电锂离子和重新路由电子通过电池电路的能力。这些备选材料是在材料在线数据库‘Materials Project’上进行选择；‘Materials Project’是一个能让科学家探索数千种材料的物理和化学特性的在线数据库。
Sendek说：“我们筛选了超过12,000种含锂化合物，最终得到了21种有发展潜力的固态电解质。结果只需要花费几分钟的时间进行筛选，而绝大部份的时间基本上都花在收集和策划所有的数据，以及开发可定义模型预测可信度的指标。”
研究人员最终计划在实验室中测试21种材料，以确定哪些材料最适合现实世界的条件。
“我们所采取的途径有潜力解决许多种材料的问题，并提高在这些领域进行研究投资的效果，”Reed并强调，“随着全世界的数据量增加以及计算机持续进展，我们的创新能力将不断呈指数级成长。因此，无论是电池、燃料电池或其他任何东西，目前在这一领域正是一个真正令人兴奋的时刻。”
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电解质在电池的正极和负极之间来回传输锂离子。液体电解质的价格便宜，离子的传导效果也非常好，但如果发生电池过热或因穿刺而短路时，可能导致起火……
美国斯坦福大学(Stanford University)的研究人员利用人工智能(AI)技术，辨识出超过20种固态电解质，可望用于取代目前在电池中所使用的挥发性液体。
斯坦福大学应用物理学博士候选人Austin Sendek说：“电解质在电池的正极和负极之间来回传输锂离子。液体电解质的价格便宜，离子的传导效果也非常好，但如果发生电池过热或因穿刺而短路时，可能导致起火。而固态电解质的主要优点就是稳定，固态比有机溶剂更不容易发生炸裂或蒸发，而且也更坚硬，能够让电池结构更坚固。” [20170110 AI NT01] 尽管经过多年的实验室试验和错误，研究人员至今尚未找到一种在室温下的表现像液体电解质一样的廉价固态材料。因此，研究团队利用AI技术和机器学习的方法，从实验数据中建构可预测模型。他们训练计算机算法来学习如何根据现有数据辨识好的和坏的化合物，就像脸部辨识算法学习在看到几个例子之后就能辨识人脸一样。
“目前约有成千上万的已知含锂化合物，其中绝大多数都未经测试。”Sendek指出，“然而，其中有些可能是绝佳的导体。因此，我们开发了一个运算模型，能够从我们现有的有限数据中进行学习，然后再让我们从大量的材料资库中筛选潜在的候选方案——这种方式比目前的筛选方法更快一百万倍。”
为了建立模型，Sendek花了两年多的时间收集所有关于含锂固态化合物的科学资料。
斯坦福大学材料科学与工程助理教授Evan Reed说：“Austin收集了所有有关这些材料的人类知识，以及许多测量和实验数据，这些数据甚至可追溯到从几十年前开始。他利用这些知识创造了一个模型，可以预测材料是否是一种良好的电解质。这种方法能够筛选出全部的备选材料，以确定最有发展前景的材料，以供后续的研究。”
该模型使用几项标准来筛选有发展潜力的材料，包括稳定性、成本、充裕度，以及其导电锂离子和重新路由电子通过电池电路的能力。这些备选材料是在材料在线数据库‘Materials Project’上进行选择；‘Materials Project’是一个能让科学家探索数千种材料的物理和化学特性的在线数据库。
Sendek说：“我们筛选了超过12,000种含锂化合物，最终得到了21种有发展潜力的固态电解质。结果只需要花费几分钟的时间进行筛选，而绝大部份的时间基本上都花在收集和策划所有的数据，以及开发可定义模型预测可信度的指标。”
研究人员最终计划在实验室中测试21种材料，以确定哪些材料最适合现实世界的条件。
“我们所采取的途径有潜力解决许多种材料的问题，并提高在这些领域进行研究投资的效果，”Reed并强调，“随着全世界的数据量增加以及计算机持续进展，我们的创新能力将不断呈指数级成长。因此，无论是电池、燃料电池或其他任何东西，目前在这一领域正是一个真正令人兴奋的时刻。”
来源：网络
美国斯坦福大学(Stanford University)的研究人员利用人工智能(AI)技术，辨识出超过20种固态电解质，可望用于取代目前在电池中所使用的挥发性液体。
斯坦福大学应用物理学博士候选人Austin Sendek说：“电解质在电池的正极和负极之间来回传输锂离子。液体电解质的价格便宜，离子的传导效果也非常好，但如果发生电池过热或因穿刺而短路时，可能导致起火。而固态电解质的主要优点就是稳定，固态比有机溶剂更不容易发生炸裂或蒸发，而且也更坚硬，能够让电池结构更坚固。” [20170110 AI NT01] 尽管经过多年的实验室试验和错误，研究人员至今尚未找到一种在室温下的表现像液体电解质一样的廉价固态材料。因此，研究团队利用AI技术和机器学习的方法，从实验数据中建构可预测模型。他们训练计算机算法来学习如何根据现有数据辨识好的和坏的化合物，就像脸部辨识算法学习在看到几个例子之后就能辨识人脸一样。
“目前约有成千上万的已知含锂化合物，其中绝大多数都未经测试。”Sendek指出，“然而，其中有些可能是绝佳的导体。因此，我们开发了一个运算模型，能够从我们现有的有限数据中进行学习，然后再让我们从大量的材料资库中筛选潜在的候选方案——这种方式比目前的筛选方法更快一百万倍。”
为了建立模型，Sendek花了两年多的时间收集所有关于含锂固态化合物的科学资料。
斯坦福大学材料科学与工程助理教授Evan Reed说：“Austin收集了所有有关这些材料的人类知识，以及许多测量和实验数据，这些数据甚至可追溯到从几十年前开始。他利用这些知识创造了一个模型，可以预测材料是否是一种良好的电解质。这种方法能够筛选出全部的备选材料，以确定最有发展前景的材料，以供后续的研究。”
该模型使用几项标准来筛选有发展潜力的材料，包括稳定性、成本、充裕度，以及其导电锂离子和重新路由电子通过电池电路的能力。这些备选材料是在材料在线数据库‘Materials Project’上进行选择；‘Materials Project’是一个能让科学家探索数千种材料的物理和化学特性的在线数据库。
Sendek说：“我们筛选了超过12,000种含锂化合物，最终得到了21种有发展潜力的固态电解质。结果只需要花费几分钟的时间进行筛选，而绝大部份的时间基本上都花在收集和策划所有的数据，以及开发可定义模型预测可信度的指标。”
研究人员最终计划在实验室中测试21种材料，以确定哪些材料最适合现实世界的条件。
“我们所采取的途径有潜力解决许多种材料的问题，并提高在这些领域进行研究投资的效果，”Reed并强调，“随着全世界的数据量增加以及计算机持续进展，我们的创新能力将不断呈指数级成长。因此，无论是电池、燃料电池或其他任何东西，目前在这一领域正是一个真正令人兴奋的时刻。”
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有“黑金”之称的石墨烯，商业应用
智能制造类 星旭自动化 2016-11-17 18:55 发表了文章
1 物理性能
石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。
石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。
另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子（氢原子）也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。
作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
这种神奇的材料，可能是未来电池的关键、也可能重新塑造可穿戴设备和各种传感器。
我们知道，可穿戴设备目前面对的一大挑战便是佩戴性。大多数智能手表仍硕大无比，手环也不够漂亮，更不用说外星人般的智能服装了，石墨烯则可以改变一切。凭借其超薄、柔性、坚固的特色，可穿戴设备无疑有更多设计空间，让可穿戴设备变得更加灵活、耐用、美观并适合穿戴。
而石墨烯电池是一种基于二维碳材料所制作的电池，它的出现更是让材料科学界兴奋不已，在未来使用石墨烯电池可能会成为一种潮流趋势。在所有种类的电池当中，石墨烯电池拥有最高的能量密度以及最强的电能储备能力。
在新能源汽车锂电材料方面，多篇报道重点提及这方面打开石墨烯几十亿的空间，并且有充电10分钟，行驶1000公里的消息。
2014年12月初，西方媒体报道，西班牙Graphenano公司和西班牙科尔瓦多大学合作研发的石墨烯电池，一次充电时间只需8分钟，可行驶1000公里。如果这一结果属实，那么毫无疑问电动汽车将完全颠覆传统汽油汽车，成为汽车的主力军。
在手机电池方面，锂电池传统制造强国是日本和韩国，在石墨烯电池上他们也正在抢夺技术先机。韩国科学家早在2014年11月就宣布，最新发明的石墨烯超级手机电池，可存储 与传统电池等量的电量，但充电时间只需16秒。美国伦斯勒理工学院研究人员也预计，石墨烯阳极材料比如今锂离子电池中惯用的石墨阳极充电或放电速度快10 倍。
7月8日，国内最早进入石墨烯领域的上市公司之一东旭光电推出了世界首款石墨烯基锂离子电池产品——“烯王”。其在满足5C条件下，可实现15分钟内快速充放电，是普通充电产品的1/24，而且能在-30~80℃环境下工作，循环寿命更高达3500次左右。据悉，“烯王”产品将先在动力玩具、智能家居、动力工具、低温储能等方面应用，后续随着技术成熟和经验积累，将尝试扩展到电动汽车领域。
2 制造方法：
1、氧化还原法（性能差、不纯）
2、微机械剥离法（成本高、产率低）
3、化学气相沉积法（成本高、性能不稳定）
4、外延生长法（成本极高，难度大）
可是！生产成本昂贵一直是难题，最高达到5000元/克。
据不完全统计，目前全球已有近300家公司涉足石墨烯研究，包括IBM、英特尔、美国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦等。其中，三星、IBM、东芝、韩国科学技术研究所、韩国成均馆大学等企业和高校具有较高竞争力。但是大部分企业并没有在石墨烯电池领域予以布局，相关的专利也十分有限，他们大都布局在柔性器件半导体显示屏等方面。
3 应用场景
应用一：石墨烯触摸屏
这应该是石墨烯呼声最高的应用。智能手机最关键的一部分就是有一块既能导电又非常透明的触摸屏。恰好，这正是石墨烯的特性！而且石墨烯的强度和柔韧性，都比目前的透明电极材料氧化铟锡（ITO）要更好。
早在2010年，韩国成均馆大学和三星公司的研究人员，就制造出由多层石墨烯和聚酯片基底组成的透明可弯曲显示屏。当时，论文通讯作者、成均馆大学教授洪秉就提出，他们的方法可用于制造基于石墨烯的太阳能电池、触摸传感器和平板显示器。但他当时也承认，大规模制造和商业化还为时尚早。
应用二：石墨烯墨水打印射频天线
英国曼彻斯特大学研究人员与石墨烯生产商BGT材料有限公司合作，用压缩石墨烯墨水打印出射频天线。——科学家将石墨烯材料的应用又向前推进了一大步。这种天线灵活、环保，可廉价大批量生产，能够应用在无线射频识别（RFID）标签和无线传感器上。
目前，大多数商用RFID标签由金属铝和铜组成，材料昂贵、制作过程复杂，而基于石墨烯的RFID标签能够大幅度降低材料成本。该研究团队已经开始计划 开发石墨烯RFID标签，以及传感器和可穿戴电子产品了。石墨烯油墨成本低且很柔软，比其他如纳米金属粒子导电油墨的性能还要强大很多。
应用三：石墨烯灯泡
石墨烯可调光灯泡号称可节省10%的能源，使用寿命也更长，内含由英国曼彻斯特大学所设计、外罩石墨烯的灯丝状LED。石墨烯灯泡价格每颗约15英镑，这款灯泡的设计是以传统灯泡形状为基础，石墨烯能让灯泡的导电以及散热更有效率。
应用四：太阳能电池
在麻省理工学院的一份学术报告中指出，石墨烯已经被视为用于打造第三代太阳能电池的最佳备选材料之一。很巧的是，苹果公司2013年提交了一份专利申 请，申请内容正是关于在一些设备中搭载太阳能电池的解决方案。“石墨烯良好的电导性能和透光性能，使它在透明电导电极方面有非常好的应用前景。”石墨烯太 阳能技术的光电转换效率高达60%，是现有多晶硅太阳能技术的2倍。当前市面上的太阳能电池板基本为多晶硅，其光电转换率为30%左右。
与多晶硅不同的是，石墨烯可以作为纳米涂层，涂于设备表面，以获得光电转换的能力。同时也可以制成柔性、透明的光伏电池板。因此，未来具备太阳能电源的设备将更为小巧和美观，同时可以不受太阳能电池板本身的影响而改变产品设计。另外，石墨烯可作为柔性能量存储，将来用于柔性可穿戴设备，柔性智能设备。
来源：1号机器人
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石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。
石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。
另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子（氢原子）也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。
作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
这种神奇的材料，可能是未来电池的关键、也可能重新塑造可穿戴设备和各种传感器。
我们知道，可穿戴设备目前面对的一大挑战便是佩戴性。大多数智能手表仍硕大无比，手环也不够漂亮，更不用说外星人般的智能服装了，石墨烯则可以改变一切。凭借其超薄、柔性、坚固的特色，可穿戴设备无疑有更多设计空间，让可穿戴设备变得更加灵活、耐用、美观并适合穿戴。
而石墨烯电池是一种基于二维碳材料所制作的电池，它的出现更是让材料科学界兴奋不已，在未来使用石墨烯电池可能会成为一种潮流趋势。在所有种类的电池当中，石墨烯电池拥有最高的能量密度以及最强的电能储备能力。
在新能源汽车锂电材料方面，多篇报道重点提及这方面打开石墨烯几十亿的空间，并且有充电10分钟，行驶1000公里的消息。
2014年12月初，西方媒体报道，西班牙Graphenano公司和西班牙科尔瓦多大学合作研发的石墨烯电池，一次充电时间只需8分钟，可行驶1000公里。如果这一结果属实，那么毫无疑问电动汽车将完全颠覆传统汽油汽车，成为汽车的主力军。
在手机电池方面，锂电池传统制造强国是日本和韩国，在石墨烯电池上他们也正在抢夺技术先机。韩国科学家早在2014年11月就宣布，最新发明的石墨烯超级手机电池，可存储 与传统电池等量的电量，但充电时间只需16秒。美国伦斯勒理工学院研究人员也预计，石墨烯阳极材料比如今锂离子电池中惯用的石墨阳极充电或放电速度快10 倍。
7月8日，国内最早进入石墨烯领域的上市公司之一东旭光电推出了世界首款石墨烯基锂离子电池产品——“烯王”。其在满足5C条件下，可实现15分钟内快速充放电，是普通充电产品的1/24，而且能在-30~80℃环境下工作，循环寿命更高达3500次左右。据悉，“烯王”产品将先在动力玩具、智能家居、动力工具、低温储能等方面应用，后续随着技术成熟和经验积累，将尝试扩展到电动汽车领域。
2 制造方法：
1、氧化还原法（性能差、不纯）
2、微机械剥离法（成本高、产率低）
3、化学气相沉积法（成本高、性能不稳定）
4、外延生长法（成本极高，难度大）
可是！生产成本昂贵一直是难题，最高达到5000元/克。
据不完全统计，目前全球已有近300家公司涉足石墨烯研究，包括IBM、英特尔、美国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦等。其中，三星、IBM、东芝、韩国科学技术研究所、韩国成均馆大学等企业和高校具有较高竞争力。但是大部分企业并没有在石墨烯电池领域予以布局，相关的专利也十分有限，他们大都布局在柔性器件半导体显示屏等方面。
3 应用场景
应用一：石墨烯触摸屏
这应该是石墨烯呼声最高的应用。智能手机最关键的一部分就是有一块既能导电又非常透明的触摸屏。恰好，这正是石墨烯的特性！而且石墨烯的强度和柔韧性，都比目前的透明电极材料氧化铟锡（ITO）要更好。
早在2010年，韩国成均馆大学和三星公司的研究人员，就制造出由多层石墨烯和聚酯片基底组成的透明可弯曲显示屏。当时，论文通讯作者、成均馆大学教授洪秉就提出，他们的方法可用于制造基于石墨烯的太阳能电池、触摸传感器和平板显示器。但他当时也承认，大规模制造和商业化还为时尚早。
应用二：石墨烯墨水打印射频天线
英国曼彻斯特大学研究人员与石墨烯生产商BGT材料有限公司合作，用压缩石墨烯墨水打印出射频天线。——科学家将石墨烯材料的应用又向前推进了一大步。这种天线灵活、环保，可廉价大批量生产，能够应用在无线射频识别（RFID）标签和无线传感器上。
目前，大多数商用RFID标签由金属铝和铜组成，材料昂贵、制作过程复杂，而基于石墨烯的RFID标签能够大幅度降低材料成本。该研究团队已经开始计划 开发石墨烯RFID标签，以及传感器和可穿戴电子产品了。石墨烯油墨成本低且很柔软，比其他如纳米金属粒子导电油墨的性能还要强大很多。
应用三：石墨烯灯泡
石墨烯可调光灯泡号称可节省10%的能源，使用寿命也更长，内含由英国曼彻斯特大学所设计、外罩石墨烯的灯丝状LED。石墨烯灯泡价格每颗约15英镑，这款灯泡的设计是以传统灯泡形状为基础，石墨烯能让灯泡的导电以及散热更有效率。
应用四：太阳能电池
在麻省理工学院的一份学术报告中指出，石墨烯已经被视为用于打造第三代太阳能电池的最佳备选材料之一。很巧的是，苹果公司2013年提交了一份专利申 请，申请内容正是关于在一些设备中搭载太阳能电池的解决方案。“石墨烯良好的电导性能和透光性能，使它在透明电导电极方面有非常好的应用前景。”石墨烯太 阳能技术的光电转换效率高达60%，是现有多晶硅太阳能技术的2倍。当前市面上的太阳能电池板基本为多晶硅，其光电转换率为30%左右。
与多晶硅不同的是，石墨烯可以作为纳米涂层，涂于设备表面，以获得光电转换的能力。同时也可以制成柔性、透明的光伏电池板。因此，未来具备太阳能电源的设备将更为小巧和美观，同时可以不受太阳能电池板本身的影响而改变产品设计。另外，石墨烯可作为柔性能量存储，将来用于柔性可穿戴设备，柔性智能设备。
来源：1号机器人
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1 物理性能
石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。
石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。
另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子（氢原子）也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。
作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
这种神奇的材料，可能是未来电池的关键、也可能重新塑造可穿戴设备和各种传感器。
我们知道，可穿戴设备目前面对的一大挑战便是佩戴性。大多数智能手表仍硕大无比，手环也不够漂亮，更不用说外星人般的智能服装了，石墨烯则可以改变一切。凭借其超薄、柔性、坚固的特色，可穿戴设备无疑有更多设计空间，让可穿戴设备变得更加灵活、耐用、美观并适合穿戴。
而石墨烯电池是一种基于二维碳材料所制作的电池，它的出现更是让材料科学界兴奋不已，在未来使用石墨烯电池可能会成为一种潮流趋势。在所有种类的电池当中，石墨烯电池拥有最高的能量密度以及最强的电能储备能力。
在新能源汽车锂电材料方面，多篇报道重点提及这方面打开石墨烯几十亿的空间，并且有充电10分钟，行驶1000公里的消息。
2014年12月初，西方媒体报道，西班牙Graphenano公司和西班牙科尔瓦多大学合作研发的石墨烯电池，一次充电时间只需8分钟，可行驶1000公里。如果这一结果属实，那么毫无疑问电动汽车将完全颠覆传统汽油汽车，成为汽车的主力军。
在手机电池方面，锂电池传统制造强国是日本和韩国，在石墨烯电池上他们也正在抢夺技术先机。韩国科学家早在2014年11月就宣布，最新发明的石墨烯超级手机电池，可存储 与传统电池等量的电量，但充电时间只需16秒。美国伦斯勒理工学院研究人员也预计，石墨烯阳极材料比如今锂离子电池中惯用的石墨阳极充电或放电速度快10 倍。
7月8日，国内最早进入石墨烯领域的上市公司之一东旭光电推出了世界首款石墨烯基锂离子电池产品——“烯王”。其在满足5C条件下，可实现15分钟内快速充放电，是普通充电产品的1/24，而且能在-30~80℃环境下工作，循环寿命更高达3500次左右。据悉，“烯王”产品将先在动力玩具、智能家居、动力工具、低温储能等方面应用，后续随着技术成熟和经验积累，将尝试扩展到电动汽车领域。
2 制造方法：
1、氧化还原法（性能差、不纯）
2、微机械剥离法（成本高、产率低）
3、化学气相沉积法（成本高、性能不稳定）
4、外延生长法（成本极高，难度大）
可是！生产成本昂贵一直是难题，最高达到5000元/克。
据不完全统计，目前全球已有近300家公司涉足石墨烯研究，包括IBM、英特尔、美国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦等。其中，三星、IBM、东芝、韩国科学技术研究所、韩国成均馆大学等企业和高校具有较高竞争力。但是大部分企业并没有在石墨烯电池领域予以布局，相关的专利也十分有限，他们大都布局在柔性器件半导体显示屏等方面。
3 应用场景
应用一：石墨烯触摸屏
这应该是石墨烯呼声最高的应用。智能手机最关键的一部分就是有一块既能导电又非常透明的触摸屏。恰好，这正是石墨烯的特性！而且石墨烯的强度和柔韧性，都比目前的透明电极材料氧化铟锡（ITO）要更好。
早在2010年，韩国成均馆大学和三星公司的研究人员，就制造出由多层石墨烯和聚酯片基底组成的透明可弯曲显示屏。当时，论文通讯作者、成均馆大学教授洪秉就提出，他们的方法可用于制造基于石墨烯的太阳能电池、触摸传感器和平板显示器。但他当时也承认，大规模制造和商业化还为时尚早。
应用二：石墨烯墨水打印射频天线
英国曼彻斯特大学研究人员与石墨烯生产商BGT材料有限公司合作，用压缩石墨烯墨水打印出射频天线。——科学家将石墨烯材料的应用又向前推进了一大步。这种天线灵活、环保，可廉价大批量生产，能够应用在无线射频识别（RFID）标签和无线传感器上。
目前，大多数商用RFID标签由金属铝和铜组成，材料昂贵、制作过程复杂，而基于石墨烯的RFID标签能够大幅度降低材料成本。该研究团队已经开始计划 开发石墨烯RFID标签，以及传感器和可穿戴电子产品了。石墨烯油墨成本低且很柔软，比其他如纳米金属粒子导电油墨的性能还要强大很多。
应用三：石墨烯灯泡
石墨烯可调光灯泡号称可节省10%的能源，使用寿命也更长，内含由英国曼彻斯特大学所设计、外罩石墨烯的灯丝状LED。石墨烯灯泡价格每颗约15英镑，这款灯泡的设计是以传统灯泡形状为基础，石墨烯能让灯泡的导电以及散热更有效率。
应用四：太阳能电池
在麻省理工学院的一份学术报告中指出，石墨烯已经被视为用于打造第三代太阳能电池的最佳备选材料之一。很巧的是，苹果公司2013年提交了一份专利申 请，申请内容正是关于在一些设备中搭载太阳能电池的解决方案。“石墨烯良好的电导性能和透光性能，使它在透明电导电极方面有非常好的应用前景。”石墨烯太 阳能技术的光电转换效率高达60%，是现有多晶硅太阳能技术的2倍。当前市面上的太阳能电池板基本为多晶硅，其光电转换率为30%左右。
与多晶硅不同的是，石墨烯可以作为纳米涂层，涂于设备表面，以获得光电转换的能力。同时也可以制成柔性、透明的光伏电池板。因此，未来具备太阳能电源的设备将更为小巧和美观，同时可以不受太阳能电池板本身的影响而改变产品设计。另外，石墨烯可作为柔性能量存储，将来用于柔性可穿戴设备，柔性智能设备。
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石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。
石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。
另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子（氢原子）也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。
作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
这种神奇的材料，可能是未来电池的关键、也可能重新塑造可穿戴设备和各种传感器。
我们知道，可穿戴设备目前面对的一大挑战便是佩戴性。大多数智能手表仍硕大无比，手环也不够漂亮，更不用说外星人般的智能服装了，石墨烯则可以改变一切。凭借其超薄、柔性、坚固的特色，可穿戴设备无疑有更多设计空间，让可穿戴设备变得更加灵活、耐用、美观并适合穿戴。
而石墨烯电池是一种基于二维碳材料所制作的电池，它的出现更是让材料科学界兴奋不已，在未来使用石墨烯电池可能会成为一种潮流趋势。在所有种类的电池当中，石墨烯电池拥有最高的能量密度以及最强的电能储备能力。
在新能源汽车锂电材料方面，多篇报道重点提及这方面打开石墨烯几十亿的空间，并且有充电10分钟，行驶1000公里的消息。
2014年12月初，西方媒体报道，西班牙Graphenano公司和西班牙科尔瓦多大学合作研发的石墨烯电池，一次充电时间只需8分钟，可行驶1000公里。如果这一结果属实，那么毫无疑问电动汽车将完全颠覆传统汽油汽车，成为汽车的主力军。
在手机电池方面，锂电池传统制造强国是日本和韩国，在石墨烯电池上他们也正在抢夺技术先机。韩国科学家早在2014年11月就宣布，最新发明的石墨烯超级手机电池，可存储 与传统电池等量的电量，但充电时间只需16秒。美国伦斯勒理工学院研究人员也预计，石墨烯阳极材料比如今锂离子电池中惯用的石墨阳极充电或放电速度快10 倍。
7月8日，国内最早进入石墨烯领域的上市公司之一东旭光电推出了世界首款石墨烯基锂离子电池产品——“烯王”。其在满足5C条件下，可实现15分钟内快速充放电，是普通充电产品的1/24，而且能在-30~80℃环境下工作，循环寿命更高达3500次左右。据悉，“烯王”产品将先在动力玩具、智能家居、动力工具、低温储能等方面应用，后续随着技术成熟和经验积累，将尝试扩展到电动汽车领域。
2 制造方法：
1、氧化还原法（性能差、不纯）
2、微机械剥离法（成本高、产率低）
3、化学气相沉积法（成本高、性能不稳定）
4、外延生长法（成本极高，难度大）
可是！生产成本昂贵一直是难题，最高达到5000元/克。
据不完全统计，目前全球已有近300家公司涉足石墨烯研究，包括IBM、英特尔、美国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦等。其中，三星、IBM、东芝、韩国科学技术研究所、韩国成均馆大学等企业和高校具有较高竞争力。但是大部分企业并没有在石墨烯电池领域予以布局，相关的专利也十分有限，他们大都布局在柔性器件半导体显示屏等方面。
3 应用场景
应用一：石墨烯触摸屏
这应该是石墨烯呼声最高的应用。智能手机最关键的一部分就是有一块既能导电又非常透明的触摸屏。恰好，这正是石墨烯的特性！而且石墨烯的强度和柔韧性，都比目前的透明电极材料氧化铟锡（ITO）要更好。
早在2010年，韩国成均馆大学和三星公司的研究人员，就制造出由多层石墨烯和聚酯片基底组成的透明可弯曲显示屏。当时，论文通讯作者、成均馆大学教授洪秉就提出，他们的方法可用于制造基于石墨烯的太阳能电池、触摸传感器和平板显示器。但他当时也承认，大规模制造和商业化还为时尚早。
应用二：石墨烯墨水打印射频天线
英国曼彻斯特大学研究人员与石墨烯生产商BGT材料有限公司合作，用压缩石墨烯墨水打印出射频天线。——科学家将石墨烯材料的应用又向前推进了一大步。这种天线灵活、环保，可廉价大批量生产，能够应用在无线射频识别（RFID）标签和无线传感器上。
目前，大多数商用RFID标签由金属铝和铜组成，材料昂贵、制作过程复杂，而基于石墨烯的RFID标签能够大幅度降低材料成本。该研究团队已经开始计划 开发石墨烯RFID标签，以及传感器和可穿戴电子产品了。石墨烯油墨成本低且很柔软，比其他如纳米金属粒子导电油墨的性能还要强大很多。
应用三：石墨烯灯泡
石墨烯可调光灯泡号称可节省10%的能源，使用寿命也更长，内含由英国曼彻斯特大学所设计、外罩石墨烯的灯丝状LED。石墨烯灯泡价格每颗约15英镑，这款灯泡的设计是以传统灯泡形状为基础，石墨烯能让灯泡的导电以及散热更有效率。
应用四：太阳能电池
在麻省理工学院的一份学术报告中指出，石墨烯已经被视为用于打造第三代太阳能电池的最佳备选材料之一。很巧的是，苹果公司2013年提交了一份专利申 请，申请内容正是关于在一些设备中搭载太阳能电池的解决方案。“石墨烯良好的电导性能和透光性能，使它在透明电导电极方面有非常好的应用前景。”石墨烯太 阳能技术的光电转换效率高达60%，是现有多晶硅太阳能技术的2倍。当前市面上的太阳能电池板基本为多晶硅，其光电转换率为30%左右。
与多晶硅不同的是，石墨烯可以作为纳米涂层，涂于设备表面，以获得光电转换的能力。同时也可以制成柔性、透明的光伏电池板。因此，未来具备太阳能电源的设备将更为小巧和美观，同时可以不受太阳能电池板本身的影响而改变产品设计。另外，石墨烯可作为柔性能量存储，将来用于柔性可穿戴设备，柔性智能设备。
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李泓：动力电池新材料研发进展
机械自动化类 金玉兰 2016-09-24 14:18 发表了文章
2016年9月23-24日，“2016中国新能源汽车动力电池产业技术发展高峰论坛暨车企与动力电池企业技术交流会”在张家港盛大召开。本届会议由电动汽车资源网携同江苏天鹏电源有限公司联合张家港市发展和改革委员会、张家港市科技局共同举办，来自政府主管部门、行业权威专家学者、新能源整车企业、动力电池产业链企业、检测机构等，共计600余业界精英齐聚一堂。中国科学院物理研究所清洁能源实验室纳米离子与纳米能源材料研究组研究员、博士李泓做重要演讲，李泓博士的演讲主题为“动力电池新材料研发进展”。以下为整理的李泓博士演讲内容：
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中国科学院物理研究所清洁能源实验室纳米离子与纳米能源材料研究组研究员、博士李泓
以下是整理的李泓博士演讲内容：
非常高兴有机会加入到这个产业化的高峰论坛，今天我主要跟大家讨论“动力电池的新材料的发展”。刚刚非常高兴听到新能源汽车行业各位专家关于汽车方面的精彩演讲，以及王英博士介绍的对整个系统的探讨。今天我所探讨的是动力电池新材料研发进展。我们非常希望在材料方面也做到正向，对我们来说是比较难的。从企业来说首先是安全性，可靠性，还有成本技术指标提出了系列的要求，这里面底线的指标和长期发展的指标都是非常高的。政府和国家对动力电池提出了非常高的能量密度的要求。像新能源汽车今年发布的项目，对于基础研究的项目，希望锂离子电池能量密度做到400Wh/kg，新体系电池样品能量密度做到500Wh/kg。对企业来说300Wh/kg也是不容易的，要开发很多新的体系。《中国制造2025》要求做到400wh/kg以上，提出的一些方案里面关键词主要是电池这两个差距还是比较大的。
从产品指标的角度考虑这个问题，我们再对比一下各个国家政府的相关要求。刚刚提到了《中国制造2025》，底下是日本的往上累的是中国和美国的竞赛，今年启动了3个专项都涉及到动力电池。
大家都希望将来是400wh/kg，为什么做这个指标？多出自锂离子电池安全性考虑。以北汽新能源EV200举例，其百公里能耗为14kwh，寿命要求是10年20万公里，而成本上现在已经降低了许多。动力电池今后的发展，达到同样续航里程的成本比目前高不少，所以说电动汽车的动力电池不发展到高能量，将来在纯电动汽车上会面临更激烈的竞争，甚至被燃料电池碾压的情况。
从实际的发展角度看，整个的发展是很慢的而且是比较稳健的，主要是技术和材料的升级换代，即便是按照路线去看的话，如果我们还能跟上现在发展的速度你到2020年就是做到300，2030年就是390瓦时每公斤，这个路线图怎么一点一点实现，第二个到底能不能实现400瓦时每公斤甚至更高的？
1990-2025锂电池能量密度发展路线图
液态电解质锂电池电池已经发展了三代，去年有一个详细的介绍，主要的就是在正极材料方面每一个都在升级换代，提高了电压或者是容量；负极方面主要的变化，能量学的电池里面，把纳米硅碳引入在电解液里面加入一些技术，包括陶瓷涂布的隔膜等等。现在看的锂电池电池到底能做多高呢？低能量的密度确实非常好，就是牺牲了循环性更不用提安全性，实现了高能量，但是不是说循环性不能提高，还需要一些细致基础的研究，这是法国的调查公司他看到的对材料的一个看法越来越多，现在很多团队和同仁都比较熟悉我就不细说了。
但是对于电池材料来说，有很多的问题和性能的要求，同时采取了至少有13种以上的技术来综合地解决这方面的技术，每一根线都有很多细节的技术和内容，你更换一个材料的时候，整个电池会很复杂地变化，研发这个电池材料特别慢，一般的需要十几年以上，现在的很多团队和公司已经在开发300瓦时每公斤的锂电池了。现在在这个方面最难的一个问题就是高的负极容量带来高的体积膨胀，那你在电芯层面上非常难涉及，核心的问题就是怎么解决在充电之后的体积膨胀能够满足现在的电芯企业的要求，另外就是说这些高能量密度的实现是可以的，但是他的综合接入指标能不能满足应用要求？是什么样的上限这个不太清楚，这个里面有一些解决的方案，时间关系就不详细讨论了，欢迎大家有机会我们交流这方面的技术。
另外政府上要做400wh/kg和500wh/kg，这个经过计算有一个模型，把现在石墨的负极，硅负极金属锂也放这里，如果做到800瓦以上还有机会，400wh/kg，500wh/kg还有一些解决方案，但是实现是非常难的，NC最高做到200，负锂做到300，不同的负极材料这个是系统的计算，从计算上看似乎还是说有一些正负极材料的匹配实现高的密度，前面都是虚的计算，科学院在这方面的工作。科学院为了加强研发成果能够促进经济的发展，解决实用问题，启动了战略先导A类项目，其中有一个纳米项目，就是把过去20多年了科学院研究的纳米技术争取集中支持一下，希望对产业有一个帮助，在这些项目里面其中第一个就是动力电池，纳米材料和纳米技术很可能会用上。
对这类项目的要求，原来负责这个项目的阴和俊副部长提出，我们做的事情目标清楚、要能用上、可考核，经过第三方考核的，材料用的上，技术用的上，最后用上水平怎么样，有没有影响，影响能力多大有很多的指标考核，所以这样的项目就非常难了。他提出了具体的指标，国家已经提出来了2020年要做到300瓦时每公斤，到2015年要实现150瓦时每公斤，相关的电池材料正极电解质隔膜等等也需要开始产业化。为了完成这个项目设了几个主要的内容，一个是60%的经费到70%的经费用到了锂电池方面，开发高能量的正极、负极，高电压的电解液，高安全的隔膜，集成在动力电池上面，从长远考虑我们需要布局固态电池，空气电池在这方面也安排了。另外就是今天早上的陈老师提到了检测水平，国内的检测水平还是有的，但是建了两个平台，我简单汇报一下结果。有12家单位，大概有300人的研发队伍，涉及各个方面。一个是硅负极，之后一直在做这方面的科学技术的研发已经19年，相当难的事情。最近是在从应用的角度一直在开发这个事情，主要的技术路线包括两类，一个是SiOx/C，一个是Nano-Si，主要是从综合的技术指标不断的迭代，2013年得到支持以后，可以做到批次500公斤的水平，大概是综合的设计考虑，我在这里展示的是我们思想不是真实的事情。导入添加剂等等还是非常难的，纳米归谈里面的难点是怎么样得到100块钱每公斤的纳米硅，第二个如何把纳米硅在颗粒当中均匀的分散？
现在做到的是这样的材料，大概是把纳米硅分散在颗粒当中，能够进入到批量的生产，在450毫安每时材料当中，一般循环500次左右是高容量的负载，但是前面开发的氧化亚硅都在开发，但是效率低，纳米硅碳的容量高都不是满意的解决方案，所以我们正在开发新一代的富硅氧化物材料，减少带来的挑战。
这个新材料公司目前在国内还在第三或者是第二位的，这里面就解决了一系列的技术问题，我就不详细说了，负极材料有进展，正极材料我们积累的比较少。在这个项目支持之后，主要针对高容量的等级，这个材料难的地方就是电压衰减，这个工作当中主要是通过表面结构重新的重构，解决了电压衰减的问题，因此就可以开始试用，今年是在500公斤的量级。
另外一个材料就是高电压的尖晶石，比较容易切换过来，最难的是用了这个材料以后电解液等等需要全面的升级，所以这个方面还是需要提升，特别是高温55度的问题。为了解决高电压富锂材料，这个在国内上是非常重要的也是也很有挑战，现在可以在高电压当中相对来说稳定的循环，在电解液方面还有添加剂。隔膜我们感觉直接用还是有点问题，所以说开发陶瓷隔膜，同时用纤维素的基材，耐高温，但是这个好象还不能最终用在我们的电池上，主要就是一致稳定性，现在是小试到中试的阶段，但是展示的前景是有一些希望，纤维素隔膜加上陶瓷颗粒，其实我们还开发了离子导电涂层隔膜。
石墨烯都开发了很长时间了，以及涂层的技术，都能做到几十吨量产的水平，用刚刚的材料做了初步的电池，这个电池可以做到375瓦时每公斤，但是循环性不行，容量低循环好，主要是在高体积膨胀下怎么解决一系列辅助材料的问题。
最后我介绍一下固态金属锂，理论计算上考虑，锂电池的提升，还有一个可能还用锂电池的电池，金属锂电池，还有空气电池，包括了氧、水、二氧化碳等不同的电池的体系，在刚刚的计算结果当中可以看到绿色的金属锂比较高，硅负极比较厉害，如果2000毫安的硅，膨胀在200以上这个相对来说，锂的膨胀更容易解决一些，如果冲击更高能量的电，还能用后电池的想法，但是这个力学等等还有一些挑战。
金属锂电池已经研发了50多年，特别是80-90年代有很严重的问题，目前没有证据表明金属锂电池是安全的。用金属锂电池改变的问题，主要是非均匀的沉积和析出跟石墨和硅不一样，第二个是SEI膜不稳定，所以很多人还是希望用固态解决这个问题。固态的一个关键点就是说可能在理论上解决，所以有很多的安全性和好处，以及循环系数的好处，另外还可以做内串，比如说聚合物类的，以及添加一些液体的电解液，在国际上有很多的公司投入很多，但是从实际的角度考虑，能量密度高的电池目前没有做出来，这里面关键的问题是正极这一块的电阻怎么解决的问题。
我介绍一下科学院做的工作，一个是中国科学院宁波材料团队做的，还有就是上海硅酸盐研究所郭向欣团队做的实验，另外我们最近提出来做原位固态化的思想，用基本上兼容现在叠片式的，目前初步得到了一个高的体积能量密度，电极化也是非常小的，这个是后期要发展的。从电池发展的角度来看，现在的锂电池软包从15-20液体的含量，全固态金属锂电池负极都是金属锂，整个电池当中没有任何的液体，可能是过程当中感觉为了提高能量密度，同时兼顾安全性，从凝胶半固态到固态可能是一个发展的路子，目前像东芝还有国外的公司也在探索当中，只是要解决这个不同的液体到底是什么东西，这里面还有很多的细节要研究的地方。
从产业发展角度，固态电池区别的就是固态电解质，可能会用到金属锂电池，锂电池也是很强大，这个实际上就是在产业的发展当中，一旦电芯技术关键材料可以突破，就可以迅速进入到市场当中去，所以我们提出了一些路线图，也许最快在2019年拿出电池包来，2020年有可能试水到商业化的程度，有一些全固态的还比较慢，真正的全固态可能要更长的时间，稍微含有一点液体的电池会比较快，因为兼顾了能量密度和安全性。
最后感谢一下在物理所工作的团队，还有高校的团队和一些企业，还有一些经常在一起交流的公司，感谢这几个国家项目的支持，谢谢！
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中国科学院物理研究所清洁能源实验室纳米离子与纳米能源材料研究组研究员、博士李泓
以下是整理的李泓博士演讲内容：
非常高兴有机会加入到这个产业化的高峰论坛，今天我主要跟大家讨论“动力电池的新材料的发展”。刚刚非常高兴听到新能源汽车行业各位专家关于汽车方面的精彩演讲，以及王英博士介绍的对整个系统的探讨。今天我所探讨的是动力电池新材料研发进展。我们非常希望在材料方面也做到正向，对我们来说是比较难的。从企业来说首先是安全性，可靠性，还有成本技术指标提出了系列的要求，这里面底线的指标和长期发展的指标都是非常高的。政府和国家对动力电池提出了非常高的能量密度的要求。像新能源汽车今年发布的项目，对于基础研究的项目，希望锂离子电池能量密度做到400Wh/kg，新体系电池样品能量密度做到500Wh/kg。对企业来说300Wh/kg也是不容易的，要开发很多新的体系。《中国制造2025》要求做到400wh/kg以上，提出的一些方案里面关键词主要是电池这两个差距还是比较大的。
从产品指标的角度考虑这个问题，我们再对比一下各个国家政府的相关要求。刚刚提到了《中国制造2025》，底下是日本的往上累的是中国和美国的竞赛，今年启动了3个专项都涉及到动力电池。
大家都希望将来是400wh/kg，为什么做这个指标？多出自锂离子电池安全性考虑。以北汽新能源EV200举例，其百公里能耗为14kwh，寿命要求是10年20万公里，而成本上现在已经降低了许多。动力电池今后的发展，达到同样续航里程的成本比目前高不少，所以说电动汽车的动力电池不发展到高能量，将来在纯电动汽车上会面临更激烈的竞争，甚至被燃料电池碾压的情况。
从实际的发展角度看，整个的发展是很慢的而且是比较稳健的，主要是技术和材料的升级换代，即便是按照路线去看的话，如果我们还能跟上现在发展的速度你到2020年就是做到300，2030年就是390瓦时每公斤，这个路线图怎么一点一点实现，第二个到底能不能实现400瓦时每公斤甚至更高的？
1990-2025锂电池能量密度发展路线图
液态电解质锂电池电池已经发展了三代，去年有一个详细的介绍，主要的就是在正极材料方面每一个都在升级换代，提高了电压或者是容量；负极方面主要的变化，能量学的电池里面，把纳米硅碳引入在电解液里面加入一些技术，包括陶瓷涂布的隔膜等等。现在看的锂电池电池到底能做多高呢？低能量的密度确实非常好，就是牺牲了循环性更不用提安全性，实现了高能量，但是不是说循环性不能提高，还需要一些细致基础的研究，这是法国的调查公司他看到的对材料的一个看法越来越多，现在很多团队和同仁都比较熟悉我就不细说了。
但是对于电池材料来说，有很多的问题和性能的要求，同时采取了至少有13种以上的技术来综合地解决这方面的技术，每一根线都有很多细节的技术和内容，你更换一个材料的时候，整个电池会很复杂地变化，研发这个电池材料特别慢，一般的需要十几年以上，现在的很多团队和公司已经在开发300瓦时每公斤的锂电池了。现在在这个方面最难的一个问题就是高的负极容量带来高的体积膨胀，那你在电芯层面上非常难涉及，核心的问题就是怎么解决在充电之后的体积膨胀能够满足现在的电芯企业的要求，另外就是说这些高能量密度的实现是可以的，但是他的综合接入指标能不能满足应用要求？是什么样的上限这个不太清楚，这个里面有一些解决的方案，时间关系就不详细讨论了，欢迎大家有机会我们交流这方面的技术。
另外政府上要做400wh/kg和500wh/kg，这个经过计算有一个模型，把现在石墨的负极，硅负极金属锂也放这里，如果做到800瓦以上还有机会，400wh/kg，500wh/kg还有一些解决方案，但是实现是非常难的，NC最高做到200，负锂做到300，不同的负极材料这个是系统的计算，从计算上看似乎还是说有一些正负极材料的匹配实现高的密度，前面都是虚的计算，科学院在这方面的工作。科学院为了加强研发成果能够促进经济的发展，解决实用问题，启动了战略先导A类项目，其中有一个纳米项目，就是把过去20多年了科学院研究的纳米技术争取集中支持一下，希望对产业有一个帮助，在这些项目里面其中第一个就是动力电池，纳米材料和纳米技术很可能会用上。
对这类项目的要求，原来负责这个项目的阴和俊副部长提出，我们做的事情目标清楚、要能用上、可考核，经过第三方考核的，材料用的上，技术用的上，最后用上水平怎么样，有没有影响，影响能力多大有很多的指标考核，所以这样的项目就非常难了。他提出了具体的指标，国家已经提出来了2020年要做到300瓦时每公斤，到2015年要实现150瓦时每公斤，相关的电池材料正极电解质隔膜等等也需要开始产业化。为了完成这个项目设了几个主要的内容，一个是60%的经费到70%的经费用到了锂电池方面，开发高能量的正极、负极，高电压的电解液，高安全的隔膜，集成在动力电池上面，从长远考虑我们需要布局固态电池，空气电池在这方面也安排了。另外就是今天早上的陈老师提到了检测水平，国内的检测水平还是有的，但是建了两个平台，我简单汇报一下结果。有12家单位，大概有300人的研发队伍，涉及各个方面。一个是硅负极，之后一直在做这方面的科学技术的研发已经19年，相当难的事情。最近是在从应用的角度一直在开发这个事情，主要的技术路线包括两类，一个是SiOx/C，一个是Nano-Si，主要是从综合的技术指标不断的迭代，2013年得到支持以后，可以做到批次500公斤的水平，大概是综合的设计考虑，我在这里展示的是我们思想不是真实的事情。导入添加剂等等还是非常难的，纳米归谈里面的难点是怎么样得到100块钱每公斤的纳米硅，第二个如何把纳米硅在颗粒当中均匀的分散？
现在做到的是这样的材料，大概是把纳米硅分散在颗粒当中，能够进入到批量的生产，在450毫安每时材料当中，一般循环500次左右是高容量的负载，但是前面开发的氧化亚硅都在开发，但是效率低，纳米硅碳的容量高都不是满意的解决方案，所以我们正在开发新一代的富硅氧化物材料，减少带来的挑战。
这个新材料公司目前在国内还在第三或者是第二位的，这里面就解决了一系列的技术问题，我就不详细说了，负极材料有进展，正极材料我们积累的比较少。在这个项目支持之后，主要针对高容量的等级，这个材料难的地方就是电压衰减，这个工作当中主要是通过表面结构重新的重构，解决了电压衰减的问题，因此就可以开始试用，今年是在500公斤的量级。
另外一个材料就是高电压的尖晶石，比较容易切换过来，最难的是用了这个材料以后电解液等等需要全面的升级，所以这个方面还是需要提升，特别是高温55度的问题。为了解决高电压富锂材料，这个在国内上是非常重要的也是也很有挑战，现在可以在高电压当中相对来说稳定的循环，在电解液方面还有添加剂。隔膜我们感觉直接用还是有点问题，所以说开发陶瓷隔膜，同时用纤维素的基材，耐高温，但是这个好象还不能最终用在我们的电池上，主要就是一致稳定性，现在是小试到中试的阶段，但是展示的前景是有一些希望，纤维素隔膜加上陶瓷颗粒，其实我们还开发了离子导电涂层隔膜。
石墨烯都开发了很长时间了，以及涂层的技术，都能做到几十吨量产的水平，用刚刚的材料做了初步的电池，这个电池可以做到375瓦时每公斤，但是循环性不行，容量低循环好，主要是在高体积膨胀下怎么解决一系列辅助材料的问题。
最后我介绍一下固态金属锂，理论计算上考虑，锂电池的提升，还有一个可能还用锂电池的电池，金属锂电池，还有空气电池，包括了氧、水、二氧化碳等不同的电池的体系，在刚刚的计算结果当中可以看到绿色的金属锂比较高，硅负极比较厉害，如果2000毫安的硅，膨胀在200以上这个相对来说，锂的膨胀更容易解决一些，如果冲击更高能量的电，还能用后电池的想法，但是这个力学等等还有一些挑战。
金属锂电池已经研发了50多年，特别是80-90年代有很严重的问题，目前没有证据表明金属锂电池是安全的。用金属锂电池改变的问题，主要是非均匀的沉积和析出跟石墨和硅不一样，第二个是SEI膜不稳定，所以很多人还是希望用固态解决这个问题。固态的一个关键点就是说可能在理论上解决，所以有很多的安全性和好处，以及循环系数的好处，另外还可以做内串，比如说聚合物类的，以及添加一些液体的电解液，在国际上有很多的公司投入很多，但是从实际的角度考虑，能量密度高的电池目前没有做出来，这里面关键的问题是正极这一块的电阻怎么解决的问题。
我介绍一下科学院做的工作，一个是中国科学院宁波材料团队做的，还有就是上海硅酸盐研究所郭向欣团队做的实验，另外我们最近提出来做原位固态化的思想，用基本上兼容现在叠片式的，目前初步得到了一个高的体积能量密度，电极化也是非常小的，这个是后期要发展的。从电池发展的角度来看，现在的锂电池软包从15-20液体的含量，全固态金属锂电池负极都是金属锂，整个电池当中没有任何的液体，可能是过程当中感觉为了提高能量密度，同时兼顾安全性，从凝胶半固态到固态可能是一个发展的路子，目前像东芝还有国外的公司也在探索当中，只是要解决这个不同的液体到底是什么东西，这里面还有很多的细节要研究的地方。
从产业发展角度，固态电池区别的就是固态电解质，可能会用到金属锂电池，锂电池也是很强大，这个实际上就是在产业的发展当中，一旦电芯技术关键材料可以突破，就可以迅速进入到市场当中去，所以我们提出了一些路线图，也许最快在2019年拿出电池包来，2020年有可能试水到商业化的程度，有一些全固态的还比较慢，真正的全固态可能要更长的时间，稍微含有一点液体的电池会比较快，因为兼顾了能量密度和安全性。
最后感谢一下在物理所工作的团队，还有高校的团队和一些企业，还有一些经常在一起交流的公司，感谢这几个国家项目的支持，谢谢！
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2016年9月23-24日，“2016中国新能源汽车动力电池产业技术发展高峰论坛暨车企与动力电池企业技术交流会”在张家港盛大召开。本届会议由电动汽车资源网携同江苏天鹏电源有限公司联合张家港市发展和改革委员会、张家港市科技局共同举办，来自政府主管部门、行业权威专家学者、新能源整车企业、动力电池产业链企业、检测机构等，共计600余业界精英齐聚一堂。中国科学院物理研究所清洁能源实验室纳米离子与纳米能源材料研究组研究员、博士李泓做重要演讲，李泓博士的演讲主题为“动力电池新材料研发进展”。以下为整理的李泓博士演讲内容：
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中国科学院物理研究所清洁能源实验室纳米离子与纳米能源材料研究组研究员、博士李泓
以下是整理的李泓博士演讲内容：
非常高兴有机会加入到这个产业化的高峰论坛，今天我主要跟大家讨论“动力电池的新材料的发展”。刚刚非常高兴听到新能源汽车行业各位专家关于汽车方面的精彩演讲，以及王英博士介绍的对整个系统的探讨。今天我所探讨的是动力电池新材料研发进展。我们非常希望在材料方面也做到正向，对我们来说是比较难的。从企业来说首先是安全性，可靠性，还有成本技术指标提出了系列的要求，这里面底线的指标和长期发展的指标都是非常高的。政府和国家对动力电池提出了非常高的能量密度的要求。像新能源汽车今年发布的项目，对于基础研究的项目，希望锂离子电池能量密度做到400Wh/kg，新体系电池样品能量密度做到500Wh/kg。对企业来说300Wh/kg也是不容易的，要开发很多新的体系。《中国制造2025》要求做到400wh/kg以上，提出的一些方案里面关键词主要是电池这两个差距还是比较大的。
从产品指标的角度考虑这个问题，我们再对比一下各个国家政府的相关要求。刚刚提到了《中国制造2025》，底下是日本的往上累的是中国和美国的竞赛，今年启动了3个专项都涉及到动力电池。
大家都希望将来是400wh/kg，为什么做这个指标？多出自锂离子电池安全性考虑。以北汽新能源EV200举例，其百公里能耗为14kwh，寿命要求是10年20万公里，而成本上现在已经降低了许多。动力电池今后的发展，达到同样续航里程的成本比目前高不少，所以说电动汽车的动力电池不发展到高能量，将来在纯电动汽车上会面临更激烈的竞争，甚至被燃料电池碾压的情况。
从实际的发展角度看，整个的发展是很慢的而且是比较稳健的，主要是技术和材料的升级换代，即便是按照路线去看的话，如果我们还能跟上现在发展的速度你到2020年就是做到300，2030年就是390瓦时每公斤，这个路线图怎么一点一点实现，第二个到底能不能实现400瓦时每公斤甚至更高的？
1990-2025锂电池能量密度发展路线图
液态电解质锂电池电池已经发展了三代，去年有一个详细的介绍，主要的就是在正极材料方面每一个都在升级换代，提高了电压或者是容量；负极方面主要的变化，能量学的电池里面，把纳米硅碳引入在电解液里面加入一些技术，包括陶瓷涂布的隔膜等等。现在看的锂电池电池到底能做多高呢？低能量的密度确实非常好，就是牺牲了循环性更不用提安全性，实现了高能量，但是不是说循环性不能提高，还需要一些细致基础的研究，这是法国的调查公司他看到的对材料的一个看法越来越多，现在很多团队和同仁都比较熟悉我就不细说了。
但是对于电池材料来说，有很多的问题和性能的要求，同时采取了至少有13种以上的技术来综合地解决这方面的技术，每一根线都有很多细节的技术和内容，你更换一个材料的时候，整个电池会很复杂地变化，研发这个电池材料特别慢，一般的需要十几年以上，现在的很多团队和公司已经在开发300瓦时每公斤的锂电池了。现在在这个方面最难的一个问题就是高的负极容量带来高的体积膨胀，那你在电芯层面上非常难涉及，核心的问题就是怎么解决在充电之后的体积膨胀能够满足现在的电芯企业的要求，另外就是说这些高能量密度的实现是可以的，但是他的综合接入指标能不能满足应用要求？是什么样的上限这个不太清楚，这个里面有一些解决的方案，时间关系就不详细讨论了，欢迎大家有机会我们交流这方面的技术。
另外政府上要做400wh/kg和500wh/kg，这个经过计算有一个模型，把现在石墨的负极，硅负极金属锂也放这里，如果做到800瓦以上还有机会，400wh/kg，500wh/kg还有一些解决方案，但是实现是非常难的，NC最高做到200，负锂做到300，不同的负极材料这个是系统的计算，从计算上看似乎还是说有一些正负极材料的匹配实现高的密度，前面都是虚的计算，科学院在这方面的工作。科学院为了加强研发成果能够促进经济的发展，解决实用问题，启动了战略先导A类项目，其中有一个纳米项目，就是把过去20多年了科学院研究的纳米技术争取集中支持一下，希望对产业有一个帮助，在这些项目里面其中第一个就是动力电池，纳米材料和纳米技术很可能会用上。
对这类项目的要求，原来负责这个项目的阴和俊副部长提出，我们做的事情目标清楚、要能用上、可考核，经过第三方考核的，材料用的上，技术用的上，最后用上水平怎么样，有没有影响，影响能力多大有很多的指标考核，所以这样的项目就非常难了。他提出了具体的指标，国家已经提出来了2020年要做到300瓦时每公斤，到2015年要实现150瓦时每公斤，相关的电池材料正极电解质隔膜等等也需要开始产业化。为了完成这个项目设了几个主要的内容，一个是60%的经费到70%的经费用到了锂电池方面，开发高能量的正极、负极，高电压的电解液，高安全的隔膜，集成在动力电池上面，从长远考虑我们需要布局固态电池，空气电池在这方面也安排了。另外就是今天早上的陈老师提到了检测水平，国内的检测水平还是有的，但是建了两个平台，我简单汇报一下结果。有12家单位，大概有300人的研发队伍，涉及各个方面。一个是硅负极，之后一直在做这方面的科学技术的研发已经19年，相当难的事情。最近是在从应用的角度一直在开发这个事情，主要的技术路线包括两类，一个是SiOx/C，一个是Nano-Si，主要是从综合的技术指标不断的迭代，2013年得到支持以后，可以做到批次500公斤的水平，大概是综合的设计考虑，我在这里展示的是我们思想不是真实的事情。导入添加剂等等还是非常难的，纳米归谈里面的难点是怎么样得到100块钱每公斤的纳米硅，第二个如何把纳米硅在颗粒当中均匀的分散？
现在做到的是这样的材料，大概是把纳米硅分散在颗粒当中，能够进入到批量的生产，在450毫安每时材料当中，一般循环500次左右是高容量的负载，但是前面开发的氧化亚硅都在开发，但是效率低，纳米硅碳的容量高都不是满意的解决方案，所以我们正在开发新一代的富硅氧化物材料，减少带来的挑战。
这个新材料公司目前在国内还在第三或者是第二位的，这里面就解决了一系列的技术问题，我就不详细说了，负极材料有进展，正极材料我们积累的比较少。在这个项目支持之后，主要针对高容量的等级，这个材料难的地方就是电压衰减，这个工作当中主要是通过表面结构重新的重构，解决了电压衰减的问题，因此就可以开始试用，今年是在500公斤的量级。
另外一个材料就是高电压的尖晶石，比较容易切换过来，最难的是用了这个材料以后电解液等等需要全面的升级，所以这个方面还是需要提升，特别是高温55度的问题。为了解决高电压富锂材料，这个在国内上是非常重要的也是也很有挑战，现在可以在高电压当中相对来说稳定的循环，在电解液方面还有添加剂。隔膜我们感觉直接用还是有点问题，所以说开发陶瓷隔膜，同时用纤维素的基材，耐高温，但是这个好象还不能最终用在我们的电池上，主要就是一致稳定性，现在是小试到中试的阶段，但是展示的前景是有一些希望，纤维素隔膜加上陶瓷颗粒，其实我们还开发了离子导电涂层隔膜。
石墨烯都开发了很长时间了，以及涂层的技术，都能做到几十吨量产的水平，用刚刚的材料做了初步的电池，这个电池可以做到375瓦时每公斤，但是循环性不行，容量低循环好，主要是在高体积膨胀下怎么解决一系列辅助材料的问题。
最后我介绍一下固态金属锂，理论计算上考虑，锂电池的提升，还有一个可能还用锂电池的电池，金属锂电池，还有空气电池，包括了氧、水、二氧化碳等不同的电池的体系，在刚刚的计算结果当中可以看到绿色的金属锂比较高，硅负极比较厉害，如果2000毫安的硅，膨胀在200以上这个相对来说，锂的膨胀更容易解决一些，如果冲击更高能量的电，还能用后电池的想法，但是这个力学等等还有一些挑战。
金属锂电池已经研发了50多年，特别是80-90年代有很严重的问题，目前没有证据表明金属锂电池是安全的。用金属锂电池改变的问题，主要是非均匀的沉积和析出跟石墨和硅不一样，第二个是SEI膜不稳定，所以很多人还是希望用固态解决这个问题。固态的一个关键点就是说可能在理论上解决，所以有很多的安全性和好处，以及循环系数的好处，另外还可以做内串，比如说聚合物类的，以及添加一些液体的电解液，在国际上有很多的公司投入很多，但是从实际的角度考虑，能量密度高的电池目前没有做出来，这里面关键的问题是正极这一块的电阻怎么解决的问题。
我介绍一下科学院做的工作，一个是中国科学院宁波材料团队做的，还有就是上海硅酸盐研究所郭向欣团队做的实验，另外我们最近提出来做原位固态化的思想，用基本上兼容现在叠片式的，目前初步得到了一个高的体积能量密度，电极化也是非常小的，这个是后期要发展的。从电池发展的角度来看，现在的锂电池软包从15-20液体的含量，全固态金属锂电池负极都是金属锂，整个电池当中没有任何的液体，可能是过程当中感觉为了提高能量密度，同时兼顾安全性，从凝胶半固态到固态可能是一个发展的路子，目前像东芝还有国外的公司也在探索当中，只是要解决这个不同的液体到底是什么东西，这里面还有很多的细节要研究的地方。
从产业发展角度，固态电池区别的就是固态电解质，可能会用到金属锂电池，锂电池也是很强大，这个实际上就是在产业的发展当中，一旦电芯技术关键材料可以突破，就可以迅速进入到市场当中去，所以我们提出了一些路线图，也许最快在2019年拿出电池包来，2020年有可能试水到商业化的程度，有一些全固态的还比较慢，真正的全固态可能要更长的时间，稍微含有一点液体的电池会比较快，因为兼顾了能量密度和安全性。
最后感谢一下在物理所工作的团队，还有高校的团队和一些企业，还有一些经常在一起交流的公司，感谢这几个国家项目的支持，谢谢！
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来源：网络
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中国科学院物理研究所清洁能源实验室纳米离子与纳米能源材料研究组研究员、博士李泓
以下是整理的李泓博士演讲内容：
非常高兴有机会加入到这个产业化的高峰论坛，今天我主要跟大家讨论“动力电池的新材料的发展”。刚刚非常高兴听到新能源汽车行业各位专家关于汽车方面的精彩演讲，以及王英博士介绍的对整个系统的探讨。今天我所探讨的是动力电池新材料研发进展。我们非常希望在材料方面也做到正向，对我们来说是比较难的。从企业来说首先是安全性，可靠性，还有成本技术指标提出了系列的要求，这里面底线的指标和长期发展的指标都是非常高的。政府和国家对动力电池提出了非常高的能量密度的要求。像新能源汽车今年发布的项目，对于基础研究的项目，希望锂离子电池能量密度做到400Wh/kg，新体系电池样品能量密度做到500Wh/kg。对企业来说300Wh/kg也是不容易的，要开发很多新的体系。《中国制造2025》要求做到400wh/kg以上，提出的一些方案里面关键词主要是电池这两个差距还是比较大的。
从产品指标的角度考虑这个问题，我们再对比一下各个国家政府的相关要求。刚刚提到了《中国制造2025》，底下是日本的往上累的是中国和美国的竞赛，今年启动了3个专项都涉及到动力电池。
大家都希望将来是400wh/kg，为什么做这个指标？多出自锂离子电池安全性考虑。以北汽新能源EV200举例，其百公里能耗为14kwh，寿命要求是10年20万公里，而成本上现在已经降低了许多。动力电池今后的发展，达到同样续航里程的成本比目前高不少，所以说电动汽车的动力电池不发展到高能量，将来在纯电动汽车上会面临更激烈的竞争，甚至被燃料电池碾压的情况。
从实际的发展角度看，整个的发展是很慢的而且是比较稳健的，主要是技术和材料的升级换代，即便是按照路线去看的话，如果我们还能跟上现在发展的速度你到2020年就是做到300，2030年就是390瓦时每公斤，这个路线图怎么一点一点实现，第二个到底能不能实现400瓦时每公斤甚至更高的？
1990-2025锂电池能量密度发展路线图
液态电解质锂电池电池已经发展了三代，去年有一个详细的介绍，主要的就是在正极材料方面每一个都在升级换代，提高了电压或者是容量；负极方面主要的变化，能量学的电池里面，把纳米硅碳引入在电解液里面加入一些技术，包括陶瓷涂布的隔膜等等。现在看的锂电池电池到底能做多高呢？低能量的密度确实非常好，就是牺牲了循环性更不用提安全性，实现了高能量，但是不是说循环性不能提高，还需要一些细致基础的研究，这是法国的调查公司他看到的对材料的一个看法越来越多，现在很多团队和同仁都比较熟悉我就不细说了。
但是对于电池材料来说，有很多的问题和性能的要求，同时采取了至少有13种以上的技术来综合地解决这方面的技术，每一根线都有很多细节的技术和内容，你更换一个材料的时候，整个电池会很复杂地变化，研发这个电池材料特别慢，一般的需要十几年以上，现在的很多团队和公司已经在开发300瓦时每公斤的锂电池了。现在在这个方面最难的一个问题就是高的负极容量带来高的体积膨胀，那你在电芯层面上非常难涉及，核心的问题就是怎么解决在充电之后的体积膨胀能够满足现在的电芯企业的要求，另外就是说这些高能量密度的实现是可以的，但是他的综合接入指标能不能满足应用要求？是什么样的上限这个不太清楚，这个里面有一些解决的方案，时间关系就不详细讨论了，欢迎大家有机会我们交流这方面的技术。
另外政府上要做400wh/kg和500wh/kg，这个经过计算有一个模型，把现在石墨的负极，硅负极金属锂也放这里，如果做到800瓦以上还有机会，400wh/kg，500wh/kg还有一些解决方案，但是实现是非常难的，NC最高做到200，负锂做到300，不同的负极材料这个是系统的计算，从计算上看似乎还是说有一些正负极材料的匹配实现高的密度，前面都是虚的计算，科学院在这方面的工作。科学院为了加强研发成果能够促进经济的发展，解决实用问题，启动了战略先导A类项目，其中有一个纳米项目，就是把过去20多年了科学院研究的纳米技术争取集中支持一下，希望对产业有一个帮助，在这些项目里面其中第一个就是动力电池，纳米材料和纳米技术很可能会用上。
对这类项目的要求，原来负责这个项目的阴和俊副部长提出，我们做的事情目标清楚、要能用上、可考核，经过第三方考核的，材料用的上，技术用的上，最后用上水平怎么样，有没有影响，影响能力多大有很多的指标考核，所以这样的项目就非常难了。他提出了具体的指标，国家已经提出来了2020年要做到300瓦时每公斤，到2015年要实现150瓦时每公斤，相关的电池材料正极电解质隔膜等等也需要开始产业化。为了完成这个项目设了几个主要的内容，一个是60%的经费到70%的经费用到了锂电池方面，开发高能量的正极、负极，高电压的电解液，高安全的隔膜，集成在动力电池上面，从长远考虑我们需要布局固态电池，空气电池在这方面也安排了。另外就是今天早上的陈老师提到了检测水平，国内的检测水平还是有的，但是建了两个平台，我简单汇报一下结果。有12家单位，大概有300人的研发队伍，涉及各个方面。一个是硅负极，之后一直在做这方面的科学技术的研发已经19年，相当难的事情。最近是在从应用的角度一直在开发这个事情，主要的技术路线包括两类，一个是SiOx/C，一个是Nano-Si，主要是从综合的技术指标不断的迭代，2013年得到支持以后，可以做到批次500公斤的水平，大概是综合的设计考虑，我在这里展示的是我们思想不是真实的事情。导入添加剂等等还是非常难的，纳米归谈里面的难点是怎么样得到100块钱每公斤的纳米硅，第二个如何把纳米硅在颗粒当中均匀的分散？
现在做到的是这样的材料，大概是把纳米硅分散在颗粒当中，能够进入到批量的生产，在450毫安每时材料当中，一般循环500次左右是高容量的负载，但是前面开发的氧化亚硅都在开发，但是效率低，纳米硅碳的容量高都不是满意的解决方案，所以我们正在开发新一代的富硅氧化物材料，减少带来的挑战。
这个新材料公司目前在国内还在第三或者是第二位的，这里面就解决了一系列的技术问题，我就不详细说了，负极材料有进展，正极材料我们积累的比较少。在这个项目支持之后，主要针对高容量的等级，这个材料难的地方就是电压衰减，这个工作当中主要是通过表面结构重新的重构，解决了电压衰减的问题，因此就可以开始试用，今年是在500公斤的量级。
另外一个材料就是高电压的尖晶石，比较容易切换过来，最难的是用了这个材料以后电解液等等需要全面的升级，所以这个方面还是需要提升，特别是高温55度的问题。为了解决高电压富锂材料，这个在国内上是非常重要的也是也很有挑战，现在可以在高电压当中相对来说稳定的循环，在电解液方面还有添加剂。隔膜我们感觉直接用还是有点问题，所以说开发陶瓷隔膜，同时用纤维素的基材，耐高温，但是这个好象还不能最终用在我们的电池上，主要就是一致稳定性，现在是小试到中试的阶段，但是展示的前景是有一些希望，纤维素隔膜加上陶瓷颗粒，其实我们还开发了离子导电涂层隔膜。
石墨烯都开发了很长时间了，以及涂层的技术，都能做到几十吨量产的水平，用刚刚的材料做了初步的电池，这个电池可以做到375瓦时每公斤，但是循环性不行，容量低循环好，主要是在高体积膨胀下怎么解决一系列辅助材料的问题。
最后我介绍一下固态金属锂，理论计算上考虑，锂电池的提升，还有一个可能还用锂电池的电池，金属锂电池，还有空气电池，包括了氧、水、二氧化碳等不同的电池的体系，在刚刚的计算结果当中可以看到绿色的金属锂比较高，硅负极比较厉害，如果2000毫安的硅，膨胀在200以上这个相对来说，锂的膨胀更容易解决一些，如果冲击更高能量的电，还能用后电池的想法，但是这个力学等等还有一些挑战。
金属锂电池已经研发了50多年，特别是80-90年代有很严重的问题，目前没有证据表明金属锂电池是安全的。用金属锂电池改变的问题，主要是非均匀的沉积和析出跟石墨和硅不一样，第二个是SEI膜不稳定，所以很多人还是希望用固态解决这个问题。固态的一个关键点就是说可能在理论上解决，所以有很多的安全性和好处，以及循环系数的好处，另外还可以做内串，比如说聚合物类的，以及添加一些液体的电解液，在国际上有很多的公司投入很多，但是从实际的角度考虑，能量密度高的电池目前没有做出来，这里面关键的问题是正极这一块的电阻怎么解决的问题。
我介绍一下科学院做的工作，一个是中国科学院宁波材料团队做的，还有就是上海硅酸盐研究所郭向欣团队做的实验，另外我们最近提出来做原位固态化的思想，用基本上兼容现在叠片式的，目前初步得到了一个高的体积能量密度，电极化也是非常小的，这个是后期要发展的。从电池发展的角度来看，现在的锂电池软包从15-20液体的含量，全固态金属锂电池负极都是金属锂，整个电池当中没有任何的液体，可能是过程当中感觉为了提高能量密度，同时兼顾安全性，从凝胶半固态到固态可能是一个发展的路子，目前像东芝还有国外的公司也在探索当中，只是要解决这个不同的液体到底是什么东西，这里面还有很多的细节要研究的地方。
从产业发展角度，固态电池区别的就是固态电解质，可能会用到金属锂电池，锂电池也是很强大，这个实际上就是在产业的发展当中，一旦电芯技术关键材料可以突破，就可以迅速进入到市场当中去，所以我们提出了一些路线图，也许最快在2019年拿出电池包来，2020年有可能试水到商业化的程度，有一些全固态的还比较慢，真正的全固态可能要更长的时间，稍微含有一点液体的电池会比较快，因为兼顾了能量密度和安全性。
最后感谢一下在物理所工作的团队，还有高校的团队和一些企业，还有一些经常在一起交流的公司，感谢这几个国家项目的支持，谢谢！
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