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分析丨两项电池技术获国家科学技术进步奖,磷酸铁锂何以脱颖而出


来源:中国粉体网   墨玉

[导读]  2019年1月8日,2018年度国家最高科学技术奖励大会在北京人民大会堂圆满落幕,在此次大会上,刘永坦、钱七虎获2018年度国家最高科学技术奖。

中国粉体网讯  2019年1月8日,2018年度国家最高科学技术奖励大会在北京人民大会堂圆满落幕,在此次大会上,刘永坦、钱七虎获2018年度国家最高科学技术奖。小编注意到其中“国家科学技术进步二等奖”里有两项是关于电池技术的,分别是《高安全性、宽温域、长寿命二次电池及关键材料的研发和产业化》《磷酸铁锂动力电池制造及其应用过程关键技术》




据悉,在863计划等国家项目支持下,以钟发平博士为首的科研队伍经过十余年的自主创新和研发,研制出的高安全性、宽温域、长寿命二次电池及其关键材料,实现了完全自主知识产权。高性能二次电池及材料的研制生产技术具有很高的难度,这也是《高安全性、宽温域、长寿命二次电池及关键材料的研发和产业化》项目能获奖的主要原因。


众所周知,2018年最热的动力电池当属三元锂电池,那么磷酸铁锂动力电池何以获得国家科学技术进步二等奖?


磷酸铁锂正极材料是一种安全性好、循环寿命长,并且环境友好的材料,为了迎合市场发展,使磷酸铁锂动力电池在未来新能源汽车,特别是大型交通运输工具及大规模储能系统应用中长期发挥作用,对磷酸铁锂电池进行进一步优化是非常必要的。此次获奖的磷酸铁锂项目主要有以下几个创新点,小编认为这也是本次获奖的根本原因。


1、磷酸铁锂材料合成与改性新工艺 


①合成高品质磷酸铁锂正极材料

此项目首次提出以单质铁和磷酸铁为铁源的原子经济性合成反应:


Fe+2FePO4+Li3PO4·0.5H2O=3LiFePO4+0.5H2O


并在反应过程中添加蔗糖以及聚吡咯等碳包覆工艺获得LiFePO4/C复合正极材料,比容量达到165mAh/g,接近理论容量170mAh/g。


②对磷酸铁锂进行改性

此项目发展了从纳米球形磷酸铁锂合成到高温碳融合的连续化纳米磷酸铁锂合成工艺,从而提升了磷酸铁锂材料倍率特性和循环稳定性。


2、磷酸铁锂动力电池设计与制造过程优化


①优化磷酸铁锂电池材料体系

此项目通过发展与完善硅基负极材料提升电池的能量密度,率先引入四元溶剂体系,分别开发出阻燃型和低温型电解液及凝胶态电解液,从而改善了电池首次库伦效率和低温充电特性。


②优化电极制造过程

此项目提出多元正极活性组分混合概念,将磷酸铁锂与其他活性组分与碳纳米管或石墨烯结合,提高电池性能容量;通过铝箔预涂纳米导电碳底等手段提高正极性能,减少正极片脱落,以提高电池生产批次一致性。


3、电池状态预测模型及应用系统构建


此项目基于电池反应传递机理及运行特性分析,建立了电池荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)和功率状态(SOP)预测机理模型,开发了基于开路电压(OCV)模型及其全局优化的求解技术(模型通过美国宇航局标准电池数据库验证,证实模型SOC预测精度高,误差小于1%)。将相关模型运用于电池管理系统开发,并提出电池模组和动力系统总成设计新技术,开发出用于平衡电网的大容量储能系统。


参考来源: 2018年度国家科学技术奖拟推荐项目公示、中国青年网、材料科学与工程、电池中国

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