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新型鋰離子電池成功量產(chǎn) 適應(yīng)溫差“橫跨”150℃

2022-05-25 16:39:37來源:深圳商報(bào)  

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”的鋰電池是真實(shí)存在的!5月24日,記者從中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院獲悉,該院碳中和(籌)研究所唐永炳研究員團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)新型鋰離子電池技術(shù),于2022年5月24日完成了規(guī)模化量產(chǎn)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,本次規(guī)模化量產(chǎn)的產(chǎn)品合格率達(dá)到99.11%,過程各工序合格率均99%以上。

團(tuán)隊(duì)表示,這是我國首款具有寬溫域、低成本、長壽命的電芯產(chǎn)品,有望打破電池產(chǎn)業(yè)格局。

適應(yīng)溫差“橫跨”150℃

從汽車到電子產(chǎn)品,鋰離子電池早已滲透到人們生活,為衣食住行提供“動力”。據(jù)工信部賽迪研究院近日發(fā)布的《2021中國鋰電產(chǎn)業(yè)發(fā)展指數(shù)白皮書》顯示,我國已連續(xù)5年成為全球最大的鋰電池消費(fèi)市場。

然而,受電池關(guān)鍵材料的限制,目前鋰離子電池的一大局限是,在零度以下的低溫條件下無法充電,而在50℃以上的高溫條件下,安全性又不能保障。我國幅員遼闊,氣溫隨地域和季節(jié)變化大,北方地區(qū)冬季溫度可以低至-40℃以下,而南方地區(qū)夏季地表溫度高達(dá)50℃以上,冬季電動車無法啟動、智能手機(jī)自動關(guān)機(jī),夏季電動車自燃等情況頻發(fā)。

為此,唐永炳研究員團(tuán)隊(duì)歷時(shí)近10年,研發(fā)出了既抗凍又耐熱的新型鋰離子電池技術(shù),最低工作溫度可以達(dá)到-70℃,而最高工作溫度達(dá)80℃,而且低溫與高溫性能可以同時(shí)兼顧。

據(jù)悉,該產(chǎn)品的高低溫性能、循環(huán)壽命、安全性能等各項(xiàng)指標(biāo),均已通過第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測。

研發(fā)關(guān)鍵負(fù)極材料

新型電池“新”在何處?團(tuán)隊(duì)主要從負(fù)極材料和電解液上下功夫。

據(jù)了解,目前電池的正極材料相關(guān)技術(shù)已接近“天花板”,要提升性能,負(fù)極材料尚有發(fā)展空間。為此,團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種新型鋁基復(fù)合負(fù)極材料,通過與商用鋰離子電池正極材料匹配,針對不同應(yīng)用場景,成功開發(fā)出了新型錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元電池等產(chǎn)品。

“我們開發(fā)的電池產(chǎn)品除了耐熱抗凍的特性以外,還具有高安全、長續(xù)航、快充和低成本的優(yōu)勢。”該團(tuán)隊(duì)表示。

在安全性能方面,常規(guī)鋰電池隨著不斷使用,內(nèi)部會產(chǎn)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(tuán)隊(duì)開發(fā)的新型鋁基負(fù)極,在低溫和過充條件下能有效緩解鋰枝晶的產(chǎn)生,提高了安全性。

在續(xù)航性能上,得益于鋁基負(fù)極材料高的理論容量,該電池能量密度較傳統(tǒng)鋰離子電池提升13%~25%,能做到長續(xù)航。此外,由于鋁基復(fù)合負(fù)極優(yōu)異的導(dǎo)電性能,產(chǎn)品還表現(xiàn)出不俗的快充性能,20分鐘即可充滿電。

在成本方面,基于鋁基復(fù)合負(fù)極的性能優(yōu)勢,并結(jié)合開發(fā)的高性能電解液,低溫電池產(chǎn)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(yīng)用場景“上天入地”

據(jù)悉,本次量產(chǎn)是應(yīng)某電動車客戶要求,提供了批量電芯進(jìn)行深度性能評估,相關(guān)性能評估已滿足使用需求。

事實(shí)上,緊貼市場需求,是團(tuán)隊(duì)一直以來的堅(jiān)持。“有些場景需要零下40攝氏度也能正常充放電,而有些則在長循環(huán)方面提出了更高要求。圍繞核心技術(shù),結(jié)合實(shí)際情況,我們對產(chǎn)品不斷作出調(diào)整。”團(tuán)隊(duì)表示。相關(guān)產(chǎn)品可以應(yīng)用于光伏儲能、家庭儲能、通信基站儲能、軌道交通、國防建設(shè)、航天航空、極地科考等領(lǐng)域,尤其適用于高寒地區(qū)及亞熱帶地區(qū),顯著擴(kuò)大了電池的應(yīng)用范圍。

此外,據(jù)深圳先進(jìn)院轉(zhuǎn)化處處長吳小麗介紹,基于新型電池技術(shù),團(tuán)隊(duì)的23項(xiàng)相關(guān)專利依托深圳先進(jìn)院,于2017年3月成立了深圳中科瑞能實(shí)業(yè)有限公司,獲現(xiàn)金投資2500萬元,注冊資本1億元。

國際儲能材料及電化學(xué)著名權(quán)威專家、美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Arumugam Manthiram教授在其綜述論文中指出,“該成果表現(xiàn)出優(yōu)異的長循環(huán)穩(wěn)定性,使得鋁基電池具有巨大的應(yīng)用潛力”。(袁斯茹)

責(zé)任編輯:hnmd003

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