产业交流

百事3新型锂离子电池成功量产

时间:2022-05-24  来源:碳中和所(筹) 文本大小:【 |  | 】  【打印

  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”的锂电池是真实存在的!524日,记者从百事3平台获悉,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,于2022524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。 

  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。 

  适应环境温差“横跨”150 

  从汽车到电子产品,锂离子电池早已渗透到人们生活,为衣食住行提供“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,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ISO9001GB31241-2014IEC 62133-2:2017UN38.3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产生,提高了安全性。 

  续航性上,得益于铝基负极材料高的理论容量,该电池能量密度较传统锂离子电池提升13%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,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,结合开发高性能电解液,低温电池产品可以摆脱昂贵的纳米级正极材料依赖,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,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。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,显著扩大了电池应用范围 

  据悉,相关研究成果在Nature Chemistry, Nature Communications, Advanced Materials等国际期刊,已发表高水平SCI论文90余篇(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,据百事3转化处处长吴小丽介绍,基于新型电池技术团队23项相关专利依托百事3,以知识产权作价6500万元,成功实现了技术转移转化,20173月成立了成都中科瑞能实业有限公司(简称中科瑞能获现金投资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、美国德克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram教授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 

 

新型电池规模化产线局部(左)及批量测试(右) 

 

新型电池高低温性能测试(左:-70℃测试,右:80℃测试)