技术突破中科院新型锂电 抗冻耐热跨度150℃

  近日，中国科学院深圳先进院碳中和（筹）研究所唐永炳研究员团队的一项新型锂离子电池技术正式完成规模化量产。此次产品合格率达99.11%，过程各工序合格率均99%以上。这是中国首款具有宽温域、低成本、长寿命的电芯产品，实质性跨越商业化最大难题，有望打破电池产业格局。团队创新研发新型铝基复合负极材料，使锂电池最低工作时候的温度可达-70℃，最高工作时候的温度高达80℃，温域跨度150℃，解决寒冬电动车无法启动等业界应用难题。\大公报记者 郭若溪

  从汽车到电子科技类产品，锂离子电池早已渗透到我们正常的生活。据工信部赛迪研究院近日发布的《2021中国锂电产业高质量发展指数白皮书》显示，中国已连续五年成为全世界最大的锂电池消费市场。

  受电池关键材料的限制，目前锂离子电池的常规工作温域为-20℃至60℃，当温度过低时，电池充放电性能都会受到明显影响，而在50℃以上的高温条件下，安全性又不能保障。中国幅员辽阔，北方地区冬季温度低至-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。

  唐永炳研究员团队研发出既抗冻又耐热的新型锂离子电池技术，最低工作时候的温度可达-70℃，最高工作时候的温度高达80℃，温域“横跨”150℃，且低温与高温性能可以同时兼顾。

  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。唐永炳表示，传统电池的正极材料有关技术已近“天花板”，突破难度大，需要攻克单位体积内的包含的能量和安全性等问题，而负极材料尚有发展空间。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。”唐永炳表示。

  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，提高安全性。

  在续航性能上，得益于铝基负极材料高的理论容量，该电池单位体积内的包含的能量较传统锂离子电池提升13%-25%，续航能力更长。而正是因为这种性能优势，再结合团队开发的高性能电解液，使电池产品在低温工作环境下摆脱对于纳米级正极材料的依赖，电池成本降低10%-30%。

  由于铝基复合负极优异的导电性能，产品表现出特别的重要的快充性能，这也是在电池技术核心指标之一，其20分钟即可充满电，为半小时充电需求提供新解决方案。

  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。

  此次量产则是应某电动车客户真正的需求，提供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。据测试结果，预计今年可基本实现小型动力电池、储能等相关这类的产品的量产要求。