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?技術突破/中科院新型鋰電 抗凍耐熱跨度150℃

2022-05-28 04:25:00大公報
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  圖:新型鋰電池產品應用場景

  近日,中國科學院深圳先進院碳中和(籌)研究所唐永炳研究員團隊的一項新型鋰離子電池技術正式完成規?;慨a。此次產品合格率達99.11%,過程各工序合格率均99%以上。這是中國首款具有寬溫域、低成本、長壽命的電芯產品,實質性跨越商業化最大難題,有望打破電池產業格局。團隊創新研發新型鋁基復合負極材料,使鋰電池最低工作溫度可達-70℃,最高工作溫度高達80℃,溫域跨度150℃,解決寒冬電動車無法啟動等業界應用難題。\大公報記者 郭若溪

  從汽車到電子產品,鋰離子電池早已滲透到人們生活。據工信部賽迪研究院近日發布的《2021中國鋰電產業發展指數白皮書》顯示,中國已連續五年成為全球最大的鋰電池消費市場。

  受電池關鍵材料的限制,目前鋰離子電池的常規工作溫域為-20℃至60℃,當溫度過低時,電池充放電性能都會受到明顯影響,而在50℃以上的高溫條件下,安全性又不能保障。中國幅員遼闊,北方地區冬季溫度低至-40℃以下,而南方地區夏季地表溫度高達50℃以上,冬季電動車無法啟動、智能手機自動關機,夏季電動車自燃等情況頻發。

  唐永炳研究員團隊研發出既抗凍又耐熱的新型鋰離子電池技術,最低工作溫度可達-70℃,最高工作溫度高達80℃,溫域“橫跨”150℃,且低溫與高溫性能可以同時兼顧。

  成本降30% 能量密度提升25%

  新型電池“新”在何處?團隊主要從負極材料和電解液上下功夫。唐永炳表示,傳統電池的正極材料相關技術已近“天花板”,突破難度大,需要攻克能量密度和安全性等問題,而負極材料尚有發展空間。團隊研發了一種新型鋁基復合負極材料,通過與商用鋰離子電池正極材料匹配,針對不同應用場景,成功開發出新型錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元電池等產品。

  “我們開發的電池產品除了耐熱抗凍的特性以外,還具有高安全、長續航、快充和低成本的優勢?!碧朴辣硎?。

  在安全性能方面,常規鋰電池隨著不斷使用,內部會產生鋰枝晶,既影響充電能力,還可能刺穿隔膜,帶來電池短路等隱患。而團隊開發的新型鋁基負極,在低溫和過充條件下能有效緩解鋰枝晶的產生,提高安全性。

  在續航性能上,得益于鋁基負極材料高的理論容量,該電池能量密度較傳統鋰離子電池提升13%-25%,續航能力更長。而正是因為這種性能優勢,再結合團隊開發的高性能電解液,使電池產品在低溫工作環境下擺脫對于納米級正極材料的依賴,電池成本降低10%-30%。

  由于鋁基復合負極優異的導電性能,產品表現出尤為重要的快充性能,這也是在電池技術核心指標之一,其20分鐘即可充滿電,為半小時充電需求提供新解決方案。

  該產品的高低溫性能、循環壽命、安全性能等各項指標,均已通過第三方權威機構檢測,并獲得ISO9001、GB31241-2014、IEC 62133-2:2017、UN38.3等標準和資質認證。

  此次量產則是應某電動車客戶要求,提供批量電芯進行深度性能評估,相關性能評估已滿足使用需求。據測試結果,預計今年可基本實現小型動力電池、儲能等相關產品的量產要求。

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