基于石墨烯电极材料的锂离子动 力电池
孟亚斌
-/新能源与节能
全球范围的能源危机和环境污染严重威胁人类可持续发展,造成这种状况的主要原因之
一是燃油汽车的大量使用。针对电动汽车应用的迫切需求,开发清洁可再生的交通能源,成为今后世界经济中最
具决定性影响的技术领域之一。电动汽车能够充分利用由多种来源产生的电能、以及用电低谷的“富裕”电能充
电,可以有效地缓解能源危机,保护环境。锂离子动力电池可以在大量领域内使用电能取代石油能源,节约了大
量宝贵的石油资源,同时电能是一种清洁能源,可以缓解使用石油能源带来的严重的环境污染。新型锂离子二次
电池的研发是电动汽车发展的关键,并且电池技术依然是制约纯电动汽车产业化的瓶颈,在车载电池比功率、比
能量、循环次数、耗费的充电时间长短等关键指标方面均存在着瓶颈。目前欧、美、日及我国都积极开展了将锂
离子电池应用与电动汽车的研究,并取得良好的效果。因此,大量发展锂离子动力电池具有重要的社会经济意
义。 主要研究开发内容:本项目属于新能源新材料领域,将研制开发基于石墨烯新型电极材料的锂离子动力电
池关键技术:(1)石墨烯宏量制备;(2)石墨烯基碳合金材料制备;(3)基于石墨烯的导电添加剂应用技术
研究;(4)石墨烯基材料的高效储能/能量转换体系性能研究;(5)石墨烯基材料的分散工艺及其锂离子动力
电池制造工艺。高安全性、高一致性的磷酸铁锂动力电池(组)的制作及集成工艺。重点对动力蓄电池的可靠
性、耐久性和环境适应性进行试验考核。制备容量为10-20Ah 的锂离子动力电池,电池循环寿命大于2000 次,
比能量大于150W.h /Kg,比功率大于1000W/Kg,具备快速充电能力,电池工作温度为-20℃–70℃,安全性达到
动力电池安全要求。 本项目通过研究基于石墨烯的碳片层本征电化学及其二次结构(孔隙、层状结构)对电化
学行为的影响,阐明石墨烯电极材料的电化学储能机制;在此基础上,并基于石墨烯的碳基材料纳米结构构筑、
有效复合,实现碳质和碳合金(碳/非碳组分的有效复合)功能材料功能导向设计和可控组装、制备;通过制备
科学的研究,实现性能优化,获得基于石墨烯的高效锂离子电池材料,最终实现石墨烯及其复合材料的批量制备
和其在锂离子动力电池中的产业化应用。 预期目标:1. 20℃条件下10C充放电循环寿命不小于500 次
(80%DOD);2.脉冲放电电流不小于30C;3.重量比能量不低于150 Wh/kg,重量比功率不低于1000 W/Kg。项
目执行期内,实现销售收入3000万元以上。通过本项目的实施,预期将申请专利5 项,获得发明专利授权2项;
申请实用新型专利3项,新产品1 项。同时产品将通过权威机构的检测报告、UL 认证、CE 认证。