鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:993次 | 2018年06月11日
高容量高鎳正極材料與動(dòng)力電池單體開發(fā)遇到了哪些瓶頸
近日,從科學(xué)技術(shù)部官網(wǎng)獲悉,我國國內(nèi)一支電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)已設(shè)計(jì)研發(fā)出一款高比能量動(dòng)力鋰離子電池,可將電動(dòng)車行駛里程提高一倍,大幅提升動(dòng)力電池的使用效率,為促進(jìn)新能源車普及和推廣起到巨大的幫助作用。
據(jù)了解,該研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過基礎(chǔ)配方實(shí)驗(yàn),解決了高鎳系材料放電比容量低、首效低的技術(shù)難題,并結(jié)合前驅(qū)體控制結(jié)晶合成技術(shù)、富氧氣氛二次固相合成技術(shù)、配方調(diào)整等關(guān)鍵技術(shù),提高Ni2+氧化成Ni3+氧化程度,減少材料表面與電解液接觸,降低材料表面殘余Li量,在不提高Ni含量的前提下,將高鎳系材料首次放電容量提高至大于等于206mAh/g、首效大于等于90%、振實(shí)密度大于等于2.1g/cm3、磁性雜質(zhì)含量小于等于40ppb、pH小于等于11.7。
同時(shí),針對當(dāng)前前驅(qū)體中Ni、Co、Mn三種元素連續(xù)梯度制備困難以及均勻性不好控制的技術(shù)難題,采用Ni、Co、Mn三種溶液單獨(dú)配制,通過設(shè)計(jì)程序精確控制流量進(jìn)入反應(yīng)釜的新思路,設(shè)計(jì)、制作了100升實(shí)驗(yàn)裝置,編制完成控制程序,對制備工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了前驅(qū)體中三種元素從核到殼按任意曲線連續(xù)梯度分布,大幅降低因組分突變導(dǎo)致的材料在體積效應(yīng)、應(yīng)力等方面的不均勻性,減少顆粒在充放電過程中的微裂紋,提高容量保持率。該方法同時(shí)提高了前驅(qū)體的批次均一性,合成的前驅(qū)體為二次球型結(jié)構(gòu)、粒徑及組分梯度分布可控、振實(shí)密度高于1.8g/cm3。
在此基礎(chǔ)上,該目團(tuán)隊(duì)利用高性能氧化鎳鈷鋁鋰(NCA)作為電池正極材料,滿足動(dòng)力電池能量密度和安全性要求,又在使用氧化鎳鈷鋁鋰(NCA)作為正極材料研究的基礎(chǔ)上,開發(fā)出高比能量、長循環(huán)壽命、良好安全性能的鋰離子動(dòng)力電池,用高鎳系正極材料通過納米制備、納米分散、包覆及預(yù)嵌鋰等多種技術(shù),研制出容量高、首次效率高、循環(huán)穩(wěn)定性及倍率性能好的硅碳負(fù)極材料,并在該體系基礎(chǔ)上開發(fā)了電芯單體比能量達(dá)到302Wh/Kg,體積能量密度大642Wh/L,25℃下1C充放電循環(huán)710次(100%DOD),容量保持率達(dá)到80%;同時(shí)通過優(yōu)化電解液配方,循環(huán)性能明顯改善,目前循環(huán)285次(100%DOD)容量保持率高達(dá)96%。
這一成果為開發(fā)比能量300Wh/kg、循環(huán)壽命1500次的鋰離子電池單體奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%