技术需求征集 | 高安全性、高比能量圆柱形锂离子电池的开发
发布时间:2021-08-10

(1)高稳定性高镍三元正极材料的开发 电池比能量要实现300Wh/kg的目标,需要正极高镍三元材料的克容量达到210mAh/g或以上,此时镍的摩尔含量达到88%或以上。这将导致材料的结构和热稳定性大幅下降,放热量严重增多,从而降低电池的安全性。同时高镍正极材料与电解液的副反应也会加剧, 劣化电池的循环性能。本项目通过开发全梯度镍基正极材料,使材料在维持高克容量的同时减少表面镍含量,降低材料和界面的反应性,有效提高电池的安全性和循环性。 (2)二维层状碳管导电网络/活性物质有序复合结构研究 碳管作为一种一维线状导电材料,利用其优异的长径比,能够有效连接微米级活性材料,提供比传统导电剂更好的导电效果。其中,单壁碳管有最细的管径,能够对硅负极材料形成一定包覆,使材料在膨胀过程中更稳定并提高循环寿命,因此近几年来逐渐在高容量锂离子电池中被采用。本项目利用单壁碳管的柔性和能够发生团聚的特点,采用自组织的方式使单壁碳管形成二维导电网络,并与粘结剂、活性硅负极材料复合,产生有序的包覆三维结构,能够改善负极的克容量发挥和极片的机械强度,同时起到最大稳定硅负极的效果,极大改善硅负极的循环稳定性。 (3)离子导体材料涂层技术的开发和研究 传统涂覆隔膜中所使用的涂覆层材料为惰性无机或有机纳米粒子,

如氧化铝、勃姆石、芳纶等。尽管这些涂层能有效提高隔膜的热稳定性和安全性,但是对锂电池电化学性能贡献较小。基于此,本项目将具有锂离子活性的陶瓷材料取代惰性涂覆材料制备隔膜涂层,产生具有锂离子传导能力的新型离子导体涂层隔膜。隔膜除了能够有效保证隔膜的热稳定性外,在锂电池中能够实现锂补偿,并基于固液双电解质的传导效应提高电池的能量密度和倍率特性。 (4)纳米蒸汽负极干燥技术 在负极浆料涂布过程中,通常通过电阻丝加热和鼓风干燥的方式来对负极进行干燥。本项目利用过热纳米水蒸气的巨大储存热量,使负极浆料迅速干燥固化,有效避免传统工艺过程中由于烘烤温度不均匀导致的粘结剂偏移问题。通过该技术能够提高负极材料与箔材的粘结强度,提高电池的循环寿命。 (5)高速薄膜分散技术 在锂电池的配料过程中,通过一般行星搅拌获得的浆料分散性并不好,浆料容易产生沉降和混料不均匀等问题。对于高比能量锂离子电池的配料,由于采用多壁或单壁碳管导电剂,这个问题更加凸显。较低线速度的配料容易使导电剂之间发生团聚,影响浆料分散效果,从而降低电池的一致性和循环性。本项目通过高达35m/s的线速度高速旋转,使活性物质和导电剂、粘结剂迅速均匀混合,能够防止由于分散不均造成的产品一致性不良问题,从而提高电池的一致性和循环性。 硬性指标 (1)圆柱电池比能量达到300Wh/kg,循环1000周容量高于80%初始容量; (2)满足IEC62660国际车用锂离子电池的安全性能标准; (3)圆柱电池批次一致性满足下列标准:内阻公差±2 mΩ。

需求方:宁波奉化德朗能动力电池有限公司

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