深圳先进院新型锂离子电池昨日成功量产电池可“横跨”150温差

发布日期:2022-05-25

核心提示:受得了炎热气候、扛得住冰天雪地、充电快速、成本还低,如此能打的锂电池已经量产了。  昨日,记者从中国科学院深圳先进技术研
 受得了炎热气候、扛得住冰天雪地、充电快速、成本还低,如此“能打”的锂电池已经量产了。
 
  昨日,记者从中国科学院深圳先进技术研究院获悉,该院碳中和(筹)研究所唐永炳研究员团队的一项新型锂离子电池技术,昨日完成了规模化量产。统计数据表明,本次规模化量产的产品合格率达到99.11%,过程各工序合格率均99%以上。
 
  该团队表示,这是我国首款具有宽温域、低成本、长寿命的电芯产品,有望打破电池产业格局。
 
  文、图/广州日报全媒体记者王纳
 
  新型电池抗冻又耐热
 
  从汽车到电子产品,锂离子电池早已成为人们生活的重要组成部分,为我们的衣食住行提供“动力”。
 
  据工信部赛迪研究院近日发布的《2021中国锂电产业发展指数白皮书》显示,我国已连续五年成为全球最大的锂电池消费市场。
 
  然而,受电池关键材料的限制,目前锂离子电池的一大局限是,在零度以下的低温条件下无法充电,而在50以上的高温条件下,安全性又不能保障。我国幅员辽阔,气温随地域和季节变化大,北方地区冬季温度可以低至-40以下,而南方地区夏季地表温度高达50以上,冬季电动车无法启动、智能手机自动关机,夏季电动车自燃等情况频发。
 
  为此,唐永炳研究员团队历时近10年,研发出了既抗冻又耐热的新型锂离子电池技术,最低工作温度可以达到-70,而最高工作温度高达80,而且低温与高温性能可以同时兼顾。据悉,该产品的高低温性能、循环寿命、安全性能等各项指标,均已通过第三方权威机构检测,并获得ISO9001、GB31241-2014、IEC 62133-2:2017、UN38.3等标准和资质认证。
 
  研发关键负极材料
 
  新型电池“新”在何处?团队主要从负极材料和电解液上下功夫。
 
  据了解,目前电池的正极材料相关技术已接近“天花板”,要提升性能,负极材料尚有发展空间。为此,团队研发了一种新型铝基复合负极材料,通过与商用锂离子电池正极材料匹配,针对不同应用场景,成功开发出了新型锰酸锂、磷酸铁锂和三元电池等产品。“我们开发的电池产品除了耐热抗冻的特性以外,还具有高安全、长续航、快充和低成本的优势。”该团队表示。
 
  在安全性能方面,常规锂电池随着不断使用,内部会产生锂枝晶,既影响充电能力,还可能刺穿隔膜,带来电池短路等隐患。而团队开发的新型铝基负极,在低温和过充条件下能有效缓解锂枝晶的产生,提高了安全性。
 
  在续航性能上,得益于铝基负极材料高理论容量,该电池能量密度较传统锂离子电池提升13%至25%,能做到长续航。此外,由于铝基复合负极优异的导电性能,产品还表现出不俗的快充性能,20分钟即可充满电,为半小时充电需求提供了解决方案。
 
  在成本方面,基于铝基复合负极的性能优势,并结合开发的高性能电解液,低温电池产品可以摆脱对昂贵的纳米级正极材料的依赖,电池成本可以降低10%-30%。
 
  应用场景“上天入地”
 
  据悉,本次量产是应某电动车客户要求,提供了批量电芯进行深度性能评估,相关性能评估已满足使用需求。
 
  事实上,新产品紧贴市场需求,是团队一直以来的坚持。“有些场景需要零下40摄氏度也能正常充放电,而有些则在长循环方面提出了更高要求。围绕核心技术,结合实际情况,我们对产品不断作出调整。”团队表示。
 
  记者了解到,相关产品可以应用于光伏储能、家庭储能、通讯基站储能、轨道交通、国防建设、航天航空、极地科考等领域,尤其适用于高寒地区及亚热带地区,显著扩大了电池的应用范围。
 
  据悉,团队相关研究成果已在多本国际期刊上发表,团队已发表高水平SCI论文90余篇(其中影响因子>10论文60余篇);同时围绕相关技术进行了系统全面的知识产权布局,形成了180余项包括PCT专利、中国发明专利、美欧日韩专利在内的专利池,已获得授权专利120余项。
 
  此外,据深圳先进院转化处处长吴小丽介绍,基于新型电池技术,团队的23项相关专利依托深圳先进院,以知识产权作价6500万元,成功实现了技术转移转化,于2017年3月成立了深圳中科瑞能实业有限公司,获得现金投资2500万元,注册资本1亿元。目前,项目正在进行增资扩股洽谈,进一步建成新型电池规模化生产线,快速推动新型电池产品在多种领域的应用。
 
  国际储能材料及电化学著名权威专家则在其综述论文中指出,“该成果首次提出了双功能铝基负极的概念,匹配商业化正极如钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料等,电池表现出优异的长循环稳定性,使得铝基电池具有巨大的应用潜力。”

 
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