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鋰離子電池技術實現新突破 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性能，一直是行業研究的熱點和難點。近日，在第25屆中國國際高新技術成果交易會上，一款由中國科學院深圳先進技術研究院（以下簡稱“深圳先進院”）最新研發的新型鋰離子電池，可經受“冰火兩重天”考驗，引發業內關注。
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，現已量產出我國首款寬溫域、低成本、長壽命的電芯產品--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。
據了解，受材料限制，傳統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。在低溫環境中，傳統鋰離子電池會出現容量衰減、循環壽命縮短、充電困難等問題。而我國幅員遼闊，氣溫隨地域和季節變化較大，傳統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，產品高低溫性能、循環壽命、安全性能等各項指標均已通過第三方權威機構檢測，并于今年5月實現量產。”
新型鋰離子電池究竟“新”在何處？據張帆介紹，主要是在負極材料和電解液方面做文章。傳統鋰電池負極通常采用石墨類材料，具有循環穩定性好、低成本優勢，但同時存在比容量低、擴散速度較慢的缺點。基于此，深圳先進院研發出一種新型鋁基復合負極材料，通過與商用鋰電池正極材料匹配，針對不同應用場景研發相應電解液體系，成功開發出新型鋁基-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品。
張帆指出，新型鋁基鋰離子電池還具有低溫充電、長續航、快充等優勢。在低溫充電性能上，新型鋁基電池產品實現了零下30攝氏度低溫正常充電；在續航性能上，得益于鋁基負極材料高理論容量，電池能量密度較傳統鋰離子電池提升13%-25%，能做到長續航。此外，由于鋁基復合負極優異的導電性能，產品還能實現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，傳統鋰離子電池在過充或低溫條件下容易產生鋰枝晶，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勢明顯，但其應用還有待市場驗證。
“新型鋁基鋰離子電池容量還有進一步提升空間。電池容量提升會導致鋁出現膨脹粉化問題，穩定性會有所下降。”有業內人士指出，如何平衡容量和循環壽命的關系，是下一代新型鋁基鋰離子電池研發攻關的重點工作。
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、極地科考等領域，尤其在高寒地區等細分市場獨具優勢。
張帆指出，新型鋁基鋰離子電池已實現儲能、動力等多個應用領域的規模化量產，并在我國東北等地的分布式儲能領域開展應用示范。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，一期產能0.2GWh，預計明年正式投產，二期產能2GWh，以快速推動新型鋁基鋰離子電池產品的應用推廣。”
(責任編輯：子蕊)
文章標簽：
鋰離子電池
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