我国在厚极片技术制备高比能与高功率兼顾的锂离子电池领域取得重大进展

时间： 2021-11-29 来源：中天科技

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2021年4月8日，由江苏中天科技股份有限公司、清华大学、中天超容科技有限公司、中天储能科技有限公司联合开发的“基于泡沫铝厚极片的高功率锂离子电池技术”，在江苏省南通市召开了技术成果鉴定会。鉴定会采用线上线下结合方式，由中国电工技术学会主持。由杨裕生院士担任主任委员的9位专家组成的鉴定委员会鉴定为“国际领先水平”。

项目负责人、清华大学骞伟中教授带领的清华大学-中天科技联合团队，针对纯电动车续航与快速充电双重需求，混合动力车启停功能，光伏与风能等新能源电力的调频与调峰需求，总结出不同行业中锂离子电池需兼顾能量与功率的技术共性，选择了以最超越行业想象的“厚极片要具有高功率”为技术发力点。经过五年技术攻关，建立了物理沉积铝-氧化去除模板-梯度退火的泡沫铝全新制备技术路线。创建了国际首套连续沉积、一体化制备装备与生产线，实现了宽幅达500mm、厚度1~2mm泡沫铝的产线制备；提出了采用压制法测电导的产品关键质量检测和控制方法；获得了高纯度（纯度>99.9%）、高化学稳定性、高强度（>1MPa）、大孔隙率（>95%）、小孔径（<0.5mm）、低密度（<0.13g/cm³）产品。首创了“正极材料-泡沫铝内嵌正极材料-正极材料”三明治极片架构，有效地解决了泡沫铝极片毛刺的问题。采用泡沫铝电极结构，实现了电极的高强度、高负载量，对于不同颗粒度、密度与比表面积的正极材料均具有良好适用性。率先研发了泡沫铝正极厚极片（170µm）的高功率软包锂离子电池（1.74Ah），实现了厚极片型电池的高体积比功率特性（10.46s瞬时放电功率密度12.33kW/L）与高体积比能量（406Wh/L）兼容，器件性能通过了国家第三方检测。

宁波中车新能源科技有限公司陈胜军总经理认为，传统上能量型器件采用越来越厚极片的研发趋势，功率型器件采用越来越薄的极片研发趋势，是两个完全相反的研发方向。该技术利用泡沫铝结构首次实现了高能量密度与高功率密度的协同，具有广阔的应用拓展性。防化研究院曹高萍研究员认为，该厚极片技术为高能量密度锂离子电池的研发提供了坚实基础，市场前景广阔。浙江中俄工程技术研究院王庆生院长建议，要进一步研究三维高导电高导热的泡沫铝带来的电池安全优势。北京理工大学陈人杰教授、中国科技大学余彦教授、中国海洋大学金永成教授、北京科技大学范丽珍教授、四川绿鑫电源科技有限公司李晶总经理等专家充分肯定了技术的创新性，强调了知识产权布局与行业对接。杨裕生院士强调了要进一步加快泡沫铝产业化进程，促进行业对泡沫铝的应用研发，并对泡沫铝制备工艺优化提出了指导性意见。

清华大学化工系系主任，王铁峰教授强调了清华大学化工系与中天科技强强联合的产学研模式的重要性。中国工程院院士、清华大学金涌教授发言指出，行业已经制订了传统能源乘用车逐渐提高混合动力比例的路线图，清洁电力的发电侧储能需求巨大，要全力打造“零碳电力”结构。在碳达峰碳中和宏伟蓝图下，清洁光伏与风能发电，结合电化学储能，是大势所趋，要积极作为。中天科技集团薛济萍董事长表示，要加大投入，加快关键材料与器件产业化。

该成果是2018年中天科技与清华大学在开发成功“基于石墨烯-离子液体-铝基泡沫集流体的高电压超级电容器技术”之后，又一次重大技术突破。其中的泡沫铝关键制备技术，曾获得2019年超级电容产业联盟年度专利优秀奖。中天超容科技有限公司率先在国际上实现了泡沫铝产品的公开销售与尺寸订制，迅速推进了泡沫铝在锂离子电池、固态电池、超级电容及导热领域中的研发应用，正在制订泡沫铝集流体的团体标准。超级电容产业联盟副理事长，骞伟中教授表示，这两个技术成果的形成，也为更高性能的电池型电容的研发，服务于越来越多样化的应用场景，提供了巨大可能。

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