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抗凍又耐熱,新型鋰電池實現量產

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2022年06月21日  

受得了炎熱氣候、扛得住冰天雪地、充電快速、成本還低,如此"能打"的鋰電池即將出現在消費者眼前。五月二十四日,記者從我國科學院深圳先進技術研究院獲悉,該院研究員唐永炳團隊的一項新型鋰電池技術完成規模化量產,規模化量產的產品合格率達到99.11%,過程各工序合格率均99%以上。


團隊表示,這是我國首款具有寬溫域、低成本、長壽命的電芯產品,有望打破電池產業格局。


適應環境溫差"橫跨"150℃


從汽車到電子產品,鋰電池早已滲透到人們生活,為衣食住行供應"動力"。據工信部賽迪研究院近日公布的《2021我國鋰電產業發展指數白皮書》顯示,我國已持續五年成為全球最大的鋰電池消費市場。


然而,受電池關鍵材料的限制,目前鋰電池的一大局限是,在0℃以下的低溫條件下無法充電,而在50℃以上的高溫條件下,安全性又很難保障。我國幅員遼闊,氣溫隨地域和季節變化大,北方地區冬季溫度可以低至-40℃以下,而南方地區夏季地表溫度高達50℃以上,冬季電動汽車無法啟動、智能手機自動關機,夏季電動汽車自燃等情況頻發。


為此,唐永炳團隊歷時近10年,研發出既抗凍又耐熱的新型鋰電池技術,最低工作溫度可以達到-70℃,而最高工作溫度高達80℃,且低溫和高溫性能可同時兼顧。


據悉,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、IEC62133-2:2017、UN38.3等標準和資質認證。


研發關鍵負極材料


新型電池"新"在何處?團隊重要從負極材料和電解液上下功夫。


據了解,目前電池的正極材料相關技術已接近"天花板",要提升性能,負極材料尚有發展空間。為此,團隊研發了一種新型鋁基復合負極材料,通過和商用鋰電池正極材料匹配,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。"該團隊表示。


在安全性能方面,常規鋰電池隨著不斷使用,內部會出現鋰枝晶,既影響充電能力,還可能刺穿隔膜,引發電池短路等。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出現,提高了安全性。


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電池提升13%~25%,能做到長續航。此外,由于鋁基復合負極優異的導電性能,產品還表現出不俗的快充性能,20分鐘即可充滿電,為半小時充電需求供應了解決方法。


成本方面,基于鋁基復合負極的性能優勢,并結合開發的高性能電解液,低溫電池產品可以擺脫對昂貴的納米級正極材料的依賴,電池成本可以降低10%-30%。


應用場景"上天入地"


據悉,本次量產是應某電動汽車客戶要求,供應了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。


事實上,緊貼市場需求,是團隊一直以來的堅持。"有些場景要零下40攝氏度也能正常充放電,而有些則在長循環方面提出了更高要求。圍繞核心技術,結合實際情況,我們對產品不斷作出調整。"團隊表示。相關產品可以應用于光伏儲能、家庭儲能、通訊基站儲能、軌道交通、建設、、極地科考等領域,尤其適用于高寒地區及亞熱帶地區,顯著擴大了電池的應用范圍。


據悉,相關研究成果在NatureChemistry、NatureCommunications、AdvancedMaterials等國際期刊,已發表高水平SCI論文90余篇;同時圍繞相關技術進行了系統全面的知識產權布局,形成了180余項包括PCT專利、我國發明專利、美歐日韓專利在內的專利池,已獲得授權專利120余項。


此外,據深圳先進院轉化處處長吳小麗介紹,基于新型電池技術,團隊的23項相關專利依托深圳先進院,以知識產權作價6500萬元,成功實現了技術轉移轉化,于2017年三月成立深圳中科瑞能實業有限公司,獲現金投資2500萬元,注冊資本1億元。目前,項目正在進行增資擴股洽談,進一步建成新型電池規模化產線,快速推動新型電池產品在多種領域的應用。


國際儲能材料及電化學著名權威專家、美國德克薩斯大學奧斯汀分校教授ArumugamManthiram在其綜述論文中指出,"該成果首次提出了雙功能鋁基負極的概念,匹配商業化正極如鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等,電池表現出優異的長循環穩定性,使得鋁基電池具有巨大的應用潛力"。

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