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新型铝基复合负极材料让电池抗冻又耐热

作者:刁雯蕙 刘传书   发布时间:2022年06月10日    浏览量:70   字体大小:  A+   A- 

   近日,记者从中国科学院深圳先进技术研究院获悉,该院唐永炳研究员团队研发了一种新型铝基复合负极材料,让锂电池受得了炎热气候,扛得住冰天雪地,充电迅速,成本降低。目前该成果已在规模化量产中得到使用。

  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时有发生。

  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,团队历时多年,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。运用该材料的新型锂离子电池,最低工作温度可以达到-70℃,最高工作温度高达80℃,而且低温与高温性能可以同时兼顾。

  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复合负极材料,在低温和过充条件下能有效缓解锂枝晶的产生,提高了电池安全性。

  在续航性能上,得益于铝基复合负极材料较高的理论容量,该电池能量密度较传统锂离子电池提升了13%—25%,能做到长续航。此外,由于铝基复合负极材料优异的导电性能,产品还表现出不俗的快充性能,20分钟即可充满电。

  在成本方面,基于铝基复合负极材料的性能优势,并结合研究团队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。因为现在的低温电池正极需要纳米级的材料,成本比较高。而研究团队研制的铝基复合负极材料,让正极材料不必必须是纳米级的材料,在降低材料成本方面,电池成本可以降低10%—30%。

  “有些场景需要电池在-40℃也能正常充放电,而有些场景则对电池在长循环方面提出了更高要求。结合实际情况,我们对产品不断做出调整。”该团队表示,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,显著扩大了电池的应用范围。

  目前,该项目正在进行增资扩股洽谈,将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个领域的应用。

来源:科技日报