2017之科技篇:国内动力电池科研成就遴选

发布日期:2017-12-29
核心提示:2017年是我国新能源汽车业发展的关键一年,全国上下,团结一心,为实现祖国汽车制造业“弯道超车”的梦想而奋进。笔者特对2017年国内车用动力电池技术成就进行了盘点,以此向为共和国新能源汽车事业发展做出阶段性贡献的科研工作者们致敬!
 2017年是我国新能源汽车业发展的关键一年,全国上下,团结一心,为实现祖国汽车制造业“弯道超车”的梦想而奋进。笔者特对2017年国内车用动力电池技术成就进行了盘点,以此向为共和国新能源汽车事业发展做出阶段性贡献的科研工作者们致敬!

新型高安全性隔膜:20-40微米厚度可调的锂电池隔膜

在新型高安全性隔膜方面,2017年2月,“锂离子动力电池用新型高安全性隔膜研究及应用示范”项目通过国家科技部验收。该项目利用可控紫外交联聚芳醚酮,实现制备20-40微米厚度可调的锂电池隔膜,已建成年产30吨可控紫外交联聚芳醚酮锂离子动力电池隔膜原材生产线和年产100万平方米可控紫外交联聚芳醚酮锂离子动力电池隔膜生产线。

高镍正极材料:高镍系材料首次放电容量提高至≥206mAh/g

在高镍正极材料方面,依托国家重点专项“高比能量动力锂离子电池开发与产业化技术攻关”在高镍正极材料上取得突破性进展,解决了高镍系材料放电比容量低、首效低的技术难题。

通过与前驱体控制结晶合成技术、富氧气氛二次固相合成技术和配方调整、包覆技术等关键技术结合,已成功提高Ni2+氧化成Ni3+氧化程度,减少材料表面与电解液接触,降低材料表面残余Li量,在不提高Ni含量的前提下,将高镍系材料首次放电容量提高至≥206mAh/g,首效≥90%,振实密度≥2.1g/cm3,磁性杂质含量≤40ppb,pH≤11.7。目前该项目已经建成20吨/月中试生产线。

高比能量动力电池:300Wh/kg的动力电池技术取得突破

2017年我国高比能量动力电池技术取得重大突破。其中由天津力神电池股份有限公司牵头承担的国家重点专项“高比能量密度锂离子动力电池开发与产业化技术攻关”取得阶段性进展。

2017年4月,国家科技部网站透露,该项目研究团队开发完成了单体能量密度达260Wh/kg的动力电池,相比目前电动汽车普遍使用的动力电池能量密度提升了30%。通过对新型高镍正极材料、硅碳复合负极材料以及新型电解液等高比能量电池关键技术进行深入研究和攻关,团队成功开发完成单体能量密度达260Wh/kg的单体电芯,在350次充放电循环后容量保持率达到83.28%;同时开发出了单体能量密度达280Wh/kg以及300Wh/kg的动力电池样品。

2017年5月,国家科技部网站透露,由合肥国轩高科动力能源有限公司牵头承担的项目“高比能量动力锂离子电池的研发与集成应用”取得了阶段性进展。项目研究团队开发完成能量密度达281Wh/kg和302Wh/kg的电池单体样品。团队通过电池模型模拟分析,从材料体系匹配和电芯设计工艺角度对新型正极材料、硅基负极材料以及高安全电解液等开展了深入研究和技术攻关。目前,采用高镍正极材料匹配硅基负极材料实现单体电池能量密度达281Wh/kg,1C倍率充放室温循环350次容量保持80%;采用富锂正极材料匹配硅基负极材料实现单体电池能量密度达302Wh/kg。

国家锂离子动力电池工程技术研究中心通过验收

2017年8月,国家锂离子动力电池工程技术研究中心通过了国家科技部验收。

据了解,天津力神电池股份有限公司按照国家工程技术研究中心有关建设管理要求,从新能源汽车发展的国家战略需求出发,以促进动力电池产业的可持续发展为目标,重点围绕锂离子动力电池先进工艺、工程技术、新产品和应用研究开发为核心进行组织结构和硬件设施组建,先后完成了研发、测试和服务等5个平台的建设,具备了锂离子动力电池技术及工艺装备的研究和工程化能力。

此外,在工程中心建设期间,取得了一批重要成果,开发了多款锂离子电池,能量密度达到180-207Wh/kg,循环寿命超过2000次,实现规模化生产,并实现收入51.37亿元,带动了相关企业的协同创新,产生了显著经济效益和社会效益;形成了一支专业技术结构合理的研发团队,承担了国家和省部级科技计划项目23项,获得授权专利504件,牵头和参与制定国际、国家和行业标准13项,获得国家技术发明奖二等奖1项,省部级科技进步奖2项;工程中心坚持开放服务,开展了一系列技术合作交流、开发共享活动,组织了多次国内外技术交流和技术培训,大大促进了行业的科技进步。

燃料电池电堆:电堆功率密度2.0kW/L 铂用量0.33g/kW

我国车用大功率燃料电池电堆关键技术尚未完全突破,寿命和成本还不能满足车用市场需求,产业化和市场化发展受到制约。

国内重点专项研究团队在高性能大功率燃料电池电堆项目上,基于具有自主知识产权、经过商业化应用验证的燃料电池电堆技术,完成了I型电堆功能样机的开发,电堆功率密度超过2.0kW/L,可以在-30℃存储和-20℃启动,并经过了相当于轿车工况5万公里的耐久性考核,目前电堆耐久性和可靠性验证仍在持续进行,该型电堆预计在2018年可实现商业化应用。

同时,针对以更高功率密度(3.1kW/L)为目标的II电堆开发工作也取得了明显进展,电极铂用量已经大幅降至0.33g/kW,并且在无外增湿条件下电极功率密度超过1W/cm2,按计划,此型电堆将在2021年实现商业化应用。

世界首列氢燃料电池混合动力有轨电车投入运营

2017年10月,具有自主知识产权的世界首列氢燃料电池/超级电容有轨电车投入商业运营。

中车唐山公司在全球首次攻克了燃料电池/超级电容混合动力牵引与控制、大功率燃料电池系统集成与效率优化控制、燃料电池/超级电容混合动力能量管理、混合动力100%低地板有轨电车模块化设计与系统集成等关键技术,研制的有轨电车完全取消受电弓和接触网,填补了该领域空白,实现了“零排放”和全程“无网”运行。

2017年10月26日,项目研制的有轨电车在唐山举办的中国工业旅游产业发展联合大会上首次投入唐胥铁路载客运营,最高运行时速70公里,一次快速加氢仅需15分钟。这是全球范围内氢燃料电池有轨电车首次商业运营,标志着我国在新能源轨道交通领域实现重大突破。


 
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