高安全性高能量密度锂离子电池研发

2021-08-06

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行业分类: -
战略性新兴产业分类: -
项目来源: 云孵
项目所处阶段: -
技术领域: 新能源与节能

项目简介:

1、项目背景
1.1项目的政策背景
(1)符合《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》发展方向
《规划》指出,培育发展新动能,推进改革攻坚,提升创新能力,深化国际合作,加快发展壮大新一代信息技术
、高端装备、新材料、生物、新能源汽车、新能源、节能环保、数字创意等战略性新兴产业,促进更广领域新技
术、新产品、新业态、新模式蓬勃发展。能否在这些领域实现突破也在很大程度上决定了我国在未来的国际产业
竞争中能否占领制高点。湖南省斯盛新能源有限责任公司实施建设的高安全性高能量密度锂离子电池研发项目符
合国家重点产业发展规划,符合产业重点领域支持方向。该项目建成投产后,有利于加快发展战略新兴产业,培
育经济新增长点。
(2)符合《湖南省“十三五”新型工业化发展规划》
《湖南省“十三五”新型工业化发展规划》提出要大力发展新材料产业,做大做强先进储能材料、先进硬质材料
、先进复合材料、金属新材料、化工新材料、特种无机非金属材料等 6大优势新材料领域。本项目涉及的产品为
国家重点支持的高新技术领域“新能源及节能技术”中的“新型高效能量转换与储存技术”,为高性能锂离子电
池,新型高安全高容量锂离子电池是符合国家战略性新兴产业发展要求。
(3)有利于加快制造强省新兴优势产业链建设
为深入推进制造强省建设,省制造强省建设领导小组办公室印发了《湖南工业新兴优势产业链行动计划的通知》
(湘制造强省办〔2016〕13号),在制造强省加快发展的十二大重点产业中,筛选出20个新兴优势产业链作为我
省制造强省建设重点产业发展的核心任务。湖南省斯盛新能源有限责任公司实施建设的高安全性高能量密度锂离
子电池研发项目属于制造强省20个新兴优势产业链中的“先进储能材料及新能源汽车”产业链行动计划,公司研
发生产的圆柱18650电池、聚合物电池,具有能量密度高、工作电压大、循环寿命长、充电速度快、放电功率高
、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等突出优势,主要应用于两轮电动车、四轮低速车、储能电站等领域。本
项目建设属于《2021年湖南省制造强省专项资金补助类项目申报指导目录》优先支持领域中的第4项“全省工业
新兴优势产业链重点企业实施的强链补链固链延链项目”。
1.2项目的市场背景
2020年国内动力锂电池总装机量为63.638GWh,同比微增2.3%,可以说基本与2019年持平。但从全球范围来,202
0年全球动力锂电池装机量为137GWh,我国装机量仍然占到一半左右,仍然是全球最大的动力锂电池消费市场。
国内动力锂电池市场自2020年11月份后出现明显增长,这主要归因于新能源汽车产销量的增长。毕竟动力锂电池
作为新能源汽车的核心零部件,其发展始终与新能源汽车产业的发展高度关联。我们预计受政策性因素利好以及
新能源汽车商业化进步的积极影响,2021年国内新能源汽车市场有望出现20%以上甚至更高的增长,因此对于锂
电池企业而言,2021年的市场前景是可以期待的。但同时我们也必须看到目前动力锂电池企业面临的问题仍十分
突出:一方面,整车企业迫于成本压力要求锂电池企业不断下调价格,因此动力锂电池企业的盈利仍面临巨大的
挑战;另一方面锂电池的技术进步相对缓慢,并不能很好满足整车厂的需求,这种技术上的瓶颈对于新能源汽车
商业化的推广也形成了制约。因此锂电池企业必须投入更多的资金、人力进行研发和技术升级。
无论从国内还是国际市场分析,该项目市场前景良好。
2、产品和技术
公司研发生产的圆柱18650电池、聚合物电池,具有能量密度高、工作电压大、循环寿命长、充电速度快、放电
功率高、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等突出优势,产品达到国际先进水平,主要指标如下:
①电池30C/1C放电容量≥90%
②针刺短路测试最高温度≤80℃,不起火,不爆炸
③6C 充电容量≥额定容量的 98%;
④能量密度≥200Wh/kg,循环寿命≥1500 次;
⑤符合锂离子电池安全性GB-31241-2014测试标准

技术/产品创新性:

本项目所在的动力电池行业发展已遇到瓶颈:传统电池材料存在能量密度低、高温下的循环稳定性和存储性能较 差的问题,如何研发出新一代电池材料及相关技术,提升能量密度,增强材料在高温下的循环稳定性和存储性一 直是困扰行业突破的关键技术;本项目的实施,极大提升锂电池能量密度,增强材料在高温下的循环稳定性和存 储性,解决了行业瓶颈,对带动产业链上下游的转型升级都起到了突出的作用。 1、产品技术创新点 ①正温度敏感系数(PTC)材料研究 本项目拟开发温度敏感复合材料,内置在电池中,在电池温度上升到一定值时,电阻急剧上升,阻断电池回路, 起到控制电池热失控的作用。同时,研究基于正温度敏感系数材料的电极制备工艺。。 ②基于新型Si/碳笼/石墨烯复合负极材料的制备技术 本项目负极在金属-有机骨架材料(MOFs)的合成过程中,将纳米硅粉引入骨架材料笼体中,通过工艺控制,合成 孔道装载有纳米硅的MOFS/石墨烯复合材料,然后借助微波加热工艺,快速热解炭化,遗传MOFS的纳米笼体结构 ,制得Si/碳笼/石墨烯复合材料,实现纳米硅与石墨烯的有效复合。在此复合材料中,石墨烯具有缓冲体积变化 导致的机械应力的作用,而且为硅活性颗粒提供了快速导电通道,碳笼的存在提高了活性材料的比表面积,改善 了纳米硅的分散性及其与石墨烯的界面结合,从而使得负极材料容量达到1100mAh/g,循环超过1300次; 2、解决关键问题说明 项目在解决关键技术方面的贡献主要有以下几点: (1)本项目采用自激发热保护的材料PMMA基PTC,当电池温度升高时,PMMA基PTC的晶区熔融和体积膨胀双重作 用,阻断电池回路,防止热失控发生; (2)将石墨烯与硅实现有效的复合,石墨烯能缓冲硅嵌脱锂时的体积变化,而且为活性硅颗粒提供了快速导电 通道。在保持硅负极容量的同时,提高其循环稳定性。同时,利用石墨烯优良的导电及导热特性,可有效提高锂 离子动力电池的安全性及高功率特性;

知识产权情况:

行业情况:

市场情况:

项目团队情况:





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