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鋰離子電池技術(shù)實現(xiàn)新突破 工作溫度可低至零下70攝氏度

時間:2023-12-08 17:32來源:中國能源報 作者:盧奇秀
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  如何提高鋰離子電池的溫度適應(yīng)性能,一直是行業(yè)研究的熱點和難點。近日,在第25屆中國國際高新技術(shù)成果交易會上,一款由中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院(以下簡稱“深圳先進院”)最新研發(fā)的新型鋰離子電池,可經(jīng)受“冰火兩重天”考驗,引發(fā)業(yè)內(nèi)關(guān)注。
 
  深圳先進院副研究員張帆向《中國能源報》記者介紹,團隊歷時10年研發(fā),現(xiàn)已量產(chǎn)出我國首款寬溫域、低成本、長壽命的電芯產(chǎn)品--新型鋁基鋰離子電池,其最低工作溫度可達零下70攝氏度,最高工作溫度可達零上80攝氏度。
 
  據(jù)了解,受材料限制,傳統(tǒng)鋰離子電池的充電工作溫度在0攝氏度至45攝氏度、放電工作溫度在零下20攝氏度至零上60攝氏度。在低溫環(huán)境中,傳統(tǒng)鋰離子電池會出現(xiàn)容量衰減、循環(huán)壽命縮短、充電困難等問題。而我國幅員遼闊,氣溫隨地域和季節(jié)變化較大,傳統(tǒng)鋰離子電池使用范圍容易受到限制。
 
  “與市場上低溫承受下限在零下20攝氏度左右的電池相比,新型電池工作溫度范圍更廣、低溫性能更好、成本更低。”張帆表示,“新型鋁基鋰離子電池既抗凍又耐熱,產(chǎn)品高低溫性能、循環(huán)壽命、安全性能等各項指標均已通過第三方權(quán)威機構(gòu)檢測,并于今年5月實現(xiàn)量產(chǎn)。”
 
  新型鋰離子電池究竟“新”在何處?據(jù)張帆介紹,主要是在負極材料和電解液方面做文章。傳統(tǒng)鋰電池負極通常采用石墨類材料,具有循環(huán)穩(wěn)定性好、低成本優(yōu)勢,但同時存在比容量低、擴散速度較慢的缺點。基于此,深圳先進院研發(fā)出一種新型鋁基復(fù)合負極材料,通過與商用鋰電池正極材料匹配,針對不同應(yīng)用場景研發(fā)相應(yīng)電解液體系,成功開發(fā)出新型鋁基-磷酸鐵鋰電芯、鋁基-錳酸鋰電芯、鋁基-鈷酸鋰電芯和鋁基-三元電芯等超寬溫域電池產(chǎn)品。
 
  張帆指出,新型鋁基鋰離子電池還具有低溫充電、長續(xù)航、快充等優(yōu)勢。在低溫充電性能上,新型鋁基電池產(chǎn)品實現(xiàn)了零下30攝氏度低溫正常充電;在續(xù)航性能上,得益于鋁基負極材料高理論容量,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)合負極優(yōu)異的導(dǎo)電性能,產(chǎn)品還能實現(xiàn)20分鐘充滿電,為半小時充電需求提供了解決方案。
 
  在價格方面,與目前主流的鋰離子電池相比,新型鋁基鋰離子電池價格高5%-10%。但對比目前市場上其他低溫電池產(chǎn)品,基于材料選擇,新型鋁基鋰離子電池成本則可以降低10%-30%。
 
  “安全方面,傳統(tǒng)鋰離子電池在過充或低溫條件下容易產(chǎn)生鋰枝晶,可能刺穿隔膜,帶來電池短路等隱患。而新型鋁基負極在過充或低溫條件下能有效緩解鋰枝晶的產(chǎn)生,提高安全性。”張帆說。
 
  不過,雖然新型鋁基鋰離子電池理論優(yōu)勢明顯,但其應(yīng)用還有待市場驗證。
 
  “新型鋁基鋰離子電池容量還有進一步提升空間。電池容量提升會導(dǎo)致鋁出現(xiàn)膨脹粉化問題,穩(wěn)定性會有所下降。”有業(yè)內(nèi)人士指出,如何平衡容量和循環(huán)壽命的關(guān)系,是下一代新型鋁基鋰離子電池研發(fā)攻關(guān)的重點工作。
 
  針對適用場景,張帆表示,新型鋁基鋰離子電池可以應(yīng)用于光伏儲能、家庭儲能、通訊基站儲能、軌道交通、航天航空、極地科考等領(lǐng)域,尤其在高寒地區(qū)等細分市場獨具優(yōu)勢。
 
  張帆指出,新型鋁基鋰離子電池已實現(xiàn)儲能、動力等多個應(yīng)用領(lǐng)域的規(guī)�;慨a(chǎn),并在我國東北等地的分布式儲能領(lǐng)域開展應(yīng)用示范。但他同時坦言,整體來看,新型鋁基鋰離子電池還處于市場推廣階段。“目前在四川廣元市已啟動超寬溫域電芯和模組制造基地項目,一期產(chǎn)能0.2GWh,預(yù)計明年正式投產(chǎn),二期產(chǎn)能2GWh,以快速推動新型鋁基鋰離子電池產(chǎn)品的應(yīng)用推廣。”
 
(責任編輯:子蕊)
文章標簽: 鋰離子電池
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