锂电池最重要的安全隐患来自于电解液，目前选择的液态有机电解液易燃易爆。董衫木表示，用固态电解质代替液态电解液，是业内公认的提升锂电池安全性能最为有效的选择。

“目前固态电池采用的固态电解质普遍存在性能短板，距离高性能锂离子电池系统的要求仍有不小的距离。此外，‘固固接触界面’的失效行为以及背后的失效机理也亟待阐明。”董衫木认为，构建高性能固态电池需要从两个方面入手：构建高性能的固态电解质、提高界面的兼容性和稳定性。

董衫木介绍了一种“刚柔并济”的设计理念，其中“刚”指的是刚性的聚合物骨架以及刚性的无机颗粒，“柔”指的是柔性的聚合物离子传输材料。通过聚合物和聚合物之间、聚合物和无机颗粒之间的路易斯酸碱相互作用，可以为锂离子传输创造新的通道，并大幅提升电解质的综合性能。此外，他所在的团队也开发了一系列与聚合物电解质相互匹配的锂盐，可以提升电解质的离子迁移数，从而改善固态电解质的离子传输性能。

目前，董衫木所在团队设计的固态电池单体能量密度可达291.6瓦小时/千克，循环850次容量保持率超过85%，可以通过五次穿钉测试，不着火不爆炸，同时，电压在短时间下降后还可以快速恢复。

“基于上述单体技术，我们与中科院深海所合作，成功在马里亚纳海沟进行了固态电池系统‘青能-1’全海深电源(耐受100兆帕)的应用示范，该技术打破国外全海深电源技术封锁，使我国成为继日本之后第二个掌握全海深锂电源技术的国家。”董衫木自豪地说。

从基础设计处突破

“如果从锂电池全生命周期来观察，降低电池材料成本需要从原材料入手进行研发。”北京理工大学教授李丽表示，“原材料回收可以在一定程度上降低电池领域或者其他材料领域对于全国原矿的压力。”

目前，电池回收技术主要包括预处理过程、活法和湿法等方面。近年来，很多企业和研究院对预处理环节越来越重视。李丽介绍道，拆解和破碎过程主要释放电解液的挥发物。此外，前期的密度筛分会对后期各种金属的浸出率产生直接的影响。

李丽表示，锂电池活法回收技术中一项重要工作是分析磷酸铁锂的失效机制，“我们希望对每种材料，最好是采用不同的方式，就像病人看病一样对症下药。磷酸铁锂结构非常稳定，锂的位置在充过电以后会出现缺失，所以，经过元素分析可以看到在失效或上千次循环以后的磷酸铁锂材料功能”。

“磷酸铁以及铁的氧化物等材料导致磷酸铁性能容量直接下降。基于这种失效机制，在后期材料的混合物中进行‘补锂’，可以补碳酸盐形式，或者氢氧化铝形式，进行高温煅烧，材料性能就会有一定的恢复。”李丽说。

此外，传统湿法技术主要是用酸的混合液对材料金属元素从固相到液相进行分离，多为正极材料，负极和电解液的回收在过去几十年为人们所忽视。

“可能因为负极石墨很便宜，所以大家觉得不值得补充。”李丽表达了自己的看法，“目前来讲，我们希望对不同的部件进行全方位再生和资源化。负极材料回收以后可以生成石墨烯材料，而在电池领域或其他领域，石墨烯高导电性的吸引力是非常大的。”

电解液的回收也有技术可行性。采用二氧化碳的连接萃取方式，使电解液重新进行匹配以后，其电导率可以达到目前商业化的要求。

不过，如何保证电池中有价金属的高浸出效率、高经济性和环境性?其实最初的材料设计非常关键。是不是可以从源头进行一个最早的设计，使得材料在设计之初就是可降解的?

“希望在未来几年有一些突破。” 李丽最后说。