新型電池材料綠色合成與高比能電池應(yīng)用
高比能電池面向國(guó)家重大需求,僅鋰電池 2017 年市場(chǎng)規(guī)模已超過(guò) 1 億 kWh,并且隨著電動(dòng)汽車(chē)、規(guī)模儲(chǔ)能市場(chǎng)的迅速發(fā)展,電池需求快速增加,市場(chǎng)規(guī)模很快將超過(guò) 3000 億元。
本項(xiàng)目為陳軍教授團(tuán)隊(duì)十余年的研發(fā)成果。
1. 開(kāi)發(fā)了兩類新型鋰電池正極材料:取代型錳系尖晶石正極材料和摻雜型超高鎳含量三元層狀材料。相對(duì)于 LiCoO2,這兩種材料原料便宜、制備工藝(連續(xù)共沉淀與梯度加熱)簡(jiǎn)單,成本優(yōu)勢(shì)明顯,并且性能優(yōu)異,產(chǎn)品晶相純度高、形貌規(guī)整、振實(shí)密度大、長(zhǎng)周期循環(huán)穩(wěn)定性好。
2. 針對(duì)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)電極材料的不足,研發(fā)有機(jī)電極材料,它們由高豐度的 C、H、O、N 等元素組成,具有易合成、低成本、綠色環(huán)保等突出優(yōu)點(diǎn),并且由于可實(shí)現(xiàn)多電子反應(yīng),容量大、能量密度高,此外有機(jī)電極材料柔韌性強(qiáng),在柔性可折疊等新穎結(jié)構(gòu)電池體系中應(yīng)用前景巨大。部分有機(jī)電極材料在實(shí)驗(yàn)室中已實(shí)現(xiàn)公斤級(jí)制備,并組裝 Ah 級(jí)軟包全電池,經(jīng)18所等權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)鑒定,能量密度超過(guò)300Wh/kg,通過(guò)安全性測(cè)試。計(jì)劃 5 年內(nèi)完成 1-2 種有機(jī)電極材料的中試,并實(shí)現(xiàn)部分電池產(chǎn)品的應(yīng)用示范。
所需條件支持:希望能獲得 60-80 萬(wàn)/年經(jīng)費(fèi)與 100-200m2實(shí)驗(yàn)室支持,用于購(gòu)置大容量控溫控壓反應(yīng)釜、連續(xù)式沉淀反應(yīng)釜、箱式氣氛爐、旋轉(zhuǎn)窯爐、電池封裝機(jī)等設(shè)備,進(jìn)行材料制備的進(jìn)一步工藝優(yōu)化、宏量放大制備以及大容量電池裝配試驗(yàn),推進(jìn)中試和產(chǎn)業(yè)化。
南開(kāi)大學(xué)
2021-04-13