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新型鋁基復合負極材料讓電池抗凍又耐熱 目前已規模化量產

2022年06月08日 15:16:10 科技日報

近日,記者從中國科學院深圳先進技術研究院獲悉,該院唐永炳研究員團隊研發了一種新型鋁基復合負極材料,讓鋰電池受得了炎熱氣候,扛得住冰天雪地,充電迅速,成本降低。目前該成果已在規模化量產中得到使用。

受電池關鍵材料的限制,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,冬季電動車無法啓動、智能手機自動關機,夏季電動車自燃等情況時有發生。

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。爲此,團隊歷時多年,研發了一種新型鋁基復合負極材料,通過與商用鋰離子電池正極材料匹配,針對不同應用場景,成功開發出了新型錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元電池等產品。運用該材料的新型鋰離子電池,最低工作溫度可以達到-70℃,最高工作溫度高達80℃,而且低溫與高溫性能可以同時兼顧。

在安全性能方面,常規鋰電池隨着不斷使用,內部會產生鋰枝晶,既影響充電能力,還可能刺穿隔膜,帶來電池短路等隱患。而團隊開發的新型鋁基復合負極材料,在低溫和過充條件下能有效緩解鋰枝晶的產生,提高了電池安全性。

在續航性能上,得益於鋁基復合負極材料較高的理論容量,該電池能量密度較傳統鋰離子電池提升了13%—25%,能做到長續航。此外,由於鋁基復合負極材料優異的導電性能,產品還表現出不俗的快充性能,20分鍾即可充滿電。

在成本方面,基於鋁基復合負極材料的性能優勢,並結合研究團隊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。因爲現在的低溫電池正極需要納米級的材料,成本比較高。而研究團隊研制的鋁基復合負極材料,讓正極材料不必必須是納米級的材料,在降低材料成本方面,電池成本可以降低10%—30%。

“有些場景需要電池在-40℃也能正常充放電,而有些場景則對電池在長循環方面提出了更高要求。結合實際情況,我們對產品不斷做出調整。”該團隊表示,相關產品可以應用於光伏儲能、家庭儲能、通訊基站儲能、軌道交通、國防建設、航天航空、極地科考等領域,尤其適用於高寒地區及亞熱帶地區,顯著擴大了電池的應用範圍。

目前,該項目正在進行增資擴股洽談,將進一步建成新型電池規模化生產線,快速推動新型電池產品在多個領域的應用。

(原標題:新型鋁基復合負極材料讓電池抗凍又耐熱)

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