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储能用低成本钛酸锂电池研制及储能系统集成技术
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TM912
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属于储能技术学科,涉及电化学、电力电子等专业。以钛酸锂材料作为负极材料的新型锂离子电池,因其具有长寿命(可达12000次以上)、安全性好等突出优点,性能显著优于传统的锂离子电池,成为最具应用前景的储能电池之一。然而,最初的钛酸锂电池是以满足电动汽车动力电池需求而开发的,采用纳米级钛酸锂材料,材料制备成本高;制作电极时采用进口的预涂层集流体,电极制作成本高;在生产过程中需要严格控制环境湿度,环境控制成本高。最终导致电动汽车用钛酸锂电池成本太高,是磷酸铁锂电池成本的4~6倍,严重制约了其在电力储能领域的应用。 该项目依托“千人计划”项目“储能用锂离子电池电解液与隔膜改性研究”,国家电网公司科技项目“储能用钛酸锂电池及储能系统研制”、“锂离子储能电池火灾防护技术研究”等,主要针对储能用钛酸锂电池开发、电池成组及系统集成技术问题展开研究: (1)基于储能应用需求的钛酸锂电池重构技术研究; (2)低成本钛酸锂材料的设计、制备和性能研究; (3)高安全共容型锂离子电解液和无机化电池隔膜研究; (4)钛酸锂储能电池生产工艺研究及试制; (5)计及电池安全风险量化评估的储能系统应用技术研究。 取得了一系列重要研究成果: (1)以满足储能应用需求为目标,对电动汽车用钛酸锂电池技术进行了重构,提出了储能用钛酸锂电池材料体系和生产工艺的重构原则与技术方案; (2)提出采用低成本亚微米钛酸锂材料取代纳米钛酸锂材料开发储能用钛酸锂电池,采用静电纺丝技术合成了高性能亚微米钛酸锂材料,并以此为基础提出了储能用钛酸锂电池的材料体系; (3)基于PP溶剂体系,采用DMMP,TMP作阻燃剂,制备了共容型电解液,开发了电极支撑的全无机氧化铝隔膜和MFI分子筛包覆PP的复合隔膜; (4)开发了适用于亚微米钛酸锂材料的匀浆技术、集流体表面处理技术和电池生产环境控制技术,试制了储能用钛酸锂电池,电池循环寿命超过16000次,电池成本下降了30%; (5)建立了储能锂离子电池安全风险评估指标体系,提出了基于层次分析和指标权重的电池燃烧危险性评估方法,实现了电池安全风险的量化评估。 该项目申请国内专利43项,国际专利2项。已获得授权发明专利8项,实用新型专利3项。参与制定编制国家/企业标准3项,发表论文23篇。该项目成果在珠海银隆新能源有限公司、北京索英电气技术有限公司等多个公司得到应用,近三年实现新增销售额1.17亿元,年增收节支总额1.3亿元,经济和社会效益十分显著。该项目构建了包括钛酸锂材料开发、钛酸锂电池研制、钛酸锂电池储能系统应用技术等在内的完整的技术体系,有力推动了储能用钛酸锂电池技术的进步,促进了钛酸锂电池在电力储能领域的应用。
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