中国粉体网讯 作为锂离子电池关键材料之一，负极材料对锂离子电池的最终性能起着至关重要的作用。随着新能源汽车的发展，在动力锂离子电池追求高能量密度和低成本的趋势下，市场对负极材料性能提出了更高的要求。以硅基负极、金属锂负极、金属氧化物负极等为代表的新型负极材料的研发正在如火如荼地进行，同时这也反映了未来负极材料产业化的新趋势。2023年10月25日到26日，第二届先进负极材料技术与产业高峰论坛在广东东莞隆重召开，会议期间，我们邀请到了业内专家学者做客对话栏目，进行访谈交流。本期为您分享的是中国粉体网对中国科学院山西煤炭化学研究所苏方远研究员的专访。
中国粉体网：锂离子电池和锂离子电容器、超级电容器三者之间的区别是什么？
苏研究员：超级电容器它其实和我们理解的那种物理电容器非常相近，我们从初中的时候就了解过电容器，它就靠存储静电，而超级电容器其实是相当于把物理电容器的面积增大了，并且靠离子进行的静电的存储。
但是锂离子电池，它是靠存储锂离子，把锂离子插到材料里面去。超级电容器可以说是一个表面的能量的存储，而锂离子电池是一个体相的存储，因此锂离子电池存的电就会比较多，也就是能量密度非常地高，超级电容器它存的电比较少，能量密度比较低，但是超级电容器有个优势，就是可以实现快充快放，可以实现秒级的充放电，所以功率性能非常好，但是锂离子电池它充电速度现在最快也需要十几二十分钟，它不可能实现秒级，所以这是它们二者的区别。
而锂离子电容器，我们可以想象其属于它们两者之间的这样一个东西，它既有超级电容器的快充快放的能力，同时又有锂离子电池比较高的能量密度，但是它的能量密度和功率密度都是属于二者之间的一个水平，相当于弥补了这样一个鸿沟。
在应用方面，锂离子电池用得最多的场景比如说我们的手机、电脑的电池。超级电容器它应用于能够快充快放的一些场景，比如说爆发式的场景里面，像在军用或者航天里面会用得比较多一些，它可以快速地把能量给释放出来，还有它的寿命会非常得长，有几十万次甚至上百万次的循环，可以用在轨道交通和能量回收领域。但是锂离子电容器，它性能上有二者的优势，但是也有二者的缺点，所以它在超级电容器能用的场合，也有它的一席之地，然后目前也在逐渐地向锂离子电池所用的领域发展，比如说电动公交车，还有一些电动工具都有应用的可能性。
中国粉体网：钠离子电池的产业化前景您是如何看待的？目前制约钠离子电池大规模产业化的主要因素有哪些？
苏研究员：大家对钠离子电池的科学研究其实已经有很长时间了，甚至可以说它和锂离子电池基本上是同时起步的。长期以来锂离子电池比钠离子电池走得比较快，但是现在为什么钠离子电池突然火起来了？
第一个最大的原因就是锂资源的问题，因为全球锂资源不够用，尤其我国的锂资源更少，正是由于锂资源的限制，所以大家又寻求一种新的解决方案，看能不能再把钠利用起来。目前大家对钠离子电池的期望还是非常高的。
再一个原因就是它的前景，它应用的场景非常多，比如说大规模储能，这个市场大家在测算之后发现，目前的锂是不够用的，所以就更加坚定了大家对钠离子电池开发的信心。
然后从技术上来讲，钠离子电池其实在生产工艺上和锂离子电池没有太大的区别，甚至基本上就可以拿我们锂离子电池的生产线来生产钠离子电池。所以对于电池厂家来讲，它不会涉及到产线的调整，或者说一些升级改造的问题。
还有一个优势就是我们的锂离子电池负极要用铜来做集流体，但是钠离子电池用铝就可以了，对于钠离子电池来讲，它的正极和负极都可以用铝来做集流体，一个是可以降低它的生产成本，因为铝相对要便宜一些，再一个就是生产工艺上更加方便，不需要再改来改去。
所以钠离子电池的前景，一个是在于它的市场需求，一个是在于钠资源的丰富，还有就是它的生产工艺不用进行大规模的调整，所以这个技术是可行的，而且前景也确实非常看好，但是目前的现实还没有想象中的那么乐观。
其中一个很大的问题就是钠离子电池材料的产业链还没有完全地建立起来，虽然说电池生产工艺都是完全相通的，但是在做它的电极材料的时候是完全不一样的，因为毕竟是锂的化合物和钠的化合物，这两种还是有区别的。
像正极材料，我们可以借鉴锂电池正极材料的那些结构，比如说磷酸盐类、层状氧化物类等发展得还比较快一些。但是对于钠电负极，像锂离子电池用的石墨，钠离子电池是不能用的，所以就需要去开发一种新的负极材料，也就是我们经常说的硬炭材料，钠离子电池必须要在硬炭里面才能够去存储，才能作为钠离子电池的负极材料。
但是硬炭材料目前还是不够成熟的，目前只有日本可乐丽公司能提供商业化的硬炭，但是价格非常得贵，而且产量也不多，应用于大规模储能的话也是不够用的，所以咱们国内的一些企业，包括我们山西煤化所在内也在致力于钠离子电池硬炭负极的产业化，来助力我国钠离子电池真正实现应用突破。钠电产业链上主要是负极还没有突破和产业化，导致了我们现在钠离子电池的大规模应用还是受到一定的限制。
中国粉体网：新型电化学储能器件中，哪些材料属于研究的热点？
苏研究员：像刚才说的硬炭，就是一个非常热的点，不论是学术界还是产业界都在研究它。学术界在研究到底需要什么样结构的炭，能够把我们的钠离子电池能量密度和循环寿命提升起来，然后产业界正在考虑如何实现千吨级的放大，包括从小试中试到工业化放大。
除了硬炭，在锂电里面还有一个比较重要的材料就是硅碳，对于硅碳材料大家都比较熟悉，但是因为它的循环问题一直没有得到很好的解决，所以目前可能仅是应用于对循环寿命没那么高的要求的领域，像手机电池这种电子产品或者一些比较小的电动工具里面。但是在电动汽车或者大规模储能这种要求几千次循环的领域，目前还没有很好地实现应用。所以大家也是一直在努力去改善硅碳的循环寿命，尤其是近期可能有了一定的突破了，然后更多的人又进来这个领域继续去改善它的循环性。
中国粉体网：围绕储能炭材料方面的研究，您和您的团队有哪些创新的亮点？
苏研究员：首先，我们认为对于一款材料的研究，团队是非常重要的，需要组建一个非常可靠的团队。但这个团队的组成与人员的配置上，其实是需要很多的设计的。比如说如果大家全都去搞学术研究，可能就会认知特别片面，一直在纠缠着一些很细小的问题。但是如果大家都去搞工程化，可能又会涉及到对很多东西认知不清楚。还有一个很可怕的问题，就是如果大家都在做技术开发，对需求并不了解，那也不知道方向在哪里。
所以我们团队是一个多元化的团队，我们有老师带着很多研究生从事一些基础的研发工作，另外还有很多的高级工程师带着工程师从事技术开发以及工程放大这方面工作。还有一部分人员是我们的市场需求开发人员，就是去跟用户沟通，或者去对接一些行业的咨询研究，找到真正的需求痛点。再一个就是我们的质量管理团队，保证我们的材料开发过程中的质量的管控。虽然我们是来自一个研究所的团队，但是其实是更好地发挥了研究所的优势，充分结合了高校与公司的运作模式。我觉得这是我们团队方面一个很大的亮点。
目前我们主要是在进行硬炭材料的开发工作，在我们团队的协同努力下，经过了数年时间的技术攻关，加上前期在炭材料方面的很好的积累，我们现在开发的硬炭材料现在已经进行千吨级的工业示范线的建设，预计今年年底能够建成，然后进行联动调试。
关于产品的性能，在和下游客户对接的过程中，大家普遍认为我们的产品基本上处于国内前列的位置，而且在储能领域有很好的应用前景，完全可以与国外的同类型的产品同台竞技。
我们之所以能取得这些成绩，其中一个主要原因是取决于我们团队的特点，再一个就是基于我们对炭材料的比较深入的认识。
中国粉体网：请介绍一下您团队科研成果转化的进展情况。
苏研究员：目前团队正进行硬炭材料的技术转化，成立了国科炭美新材料(湖州)有限公司。这个公司是去年12月份成立的，成立之后进展非常得快，现在已经基本上快要完成了千吨级的产线建设，预计春节期间就能进行联动调试。
同时，我们现在也组建了团队，除了我们煤化所的兼职人员之外，然后从公司的层面上也招聘了很多比如说财务、销售、管理这方面的团队，所以进展还是非常快的。刚刚得到消息，公司又完成了数千万元的天使轮的投资，为下一步的发展提供了资金和保证。
（中国粉体网采访、编辑/平安；经苏研究员审阅）
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