《锂离子电池富锂锰基正极材料合成关键技术与产业化》
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中图分类: | TM912 |
完成/联系人 | 钟盛文 胡伟 张骞 刘熙林 |
来源省份: | 江西 |
完成单位: | 江西理工大学 江西江特锂电池材料有限公司 |
所属部门: | 江西省教育厅 |
科研日期: | 2017 |
研究行业: | 电池制造 |
研究主题: | 锂离子电池,富锂锰基正极材料,新能源电动汽车, |
入选计划: | 国家自然科学基金、国家科技部入园入企项目、国家发改委产业化项目、江西省重大高新产业化项目、江西省重大科技专项 |
联系地址: | 江西省赣州市章贡区红旗大道86号 |
传媒
该项目属于能源技术领域的能源转换和储存新技术类。该项目针对传统锰系材料存在循环性能差、比容量低,材料结构不稳定、存储性能差等世界性难题,在国家自然科学基金、国家科技部入园入企项目、国家发改委产业化项目、江西省重大高新产业化项目、江西省重大科技专项等10余个项目资助下,发明了具有完全知识产权的新型富锂锰基正极材料,解决了制约新能源电动汽车发展的瓶颈问题,为动力电池的技术升级提供了技术保障。该项目的主要发明点如下:(1)发明了富锂锰基正极材料,合成材料的循环性能及高温储存性能优异。开发了Ni-Mn-Ti固溶技术,强化了材料的结构稳定性,实现了在常温下循环2450次,依然保持在84.5%的初始容量;在高温55℃下循环185次的容量保持率达92%,在充电截止电压4.2V、60℃高温下保存7天的容量保持率为102.17%,克服了传统锰系材料的常温循环性能、高温循环性能及高温储存性能差的不足。(2)解决了传统锰基材料放电比容量偏低的缺点。该发明优选富锂结构,通过Ni2+活化Li2MnO3结构形成有序固溶体,精准控制合成工艺,Li+电化学活性较高的,综合性能良好的正极材料,该材料在2.7V-4.6V之间充放电,能够获得245mAh/g的高比容量。(3)提升了富锂锰基材料低温性能。通过Co3+的有序掺杂,产生有序离子空位,增加空位载流子浓度,大幅提升富锂锰基材料的离子电导率,实现了对材料结构的有序控制,保障了富锂锰基正极材料在-20℃温度条件下,放电比容量能够达到常温放电容量的75%。(4)发明了材料合成过程中的混料、破碎、窑炉加热等装置,开发了高效的富锂锰基正极材料烧结系统,保障了富锂锰基正极材料产业化生产质量的稳定。该项目核心技术获国家发明专利2项,实用新型专利6项,江西省新产品1项,制定产品技术标准1项,发表核心期刊论文50余篇,培养出博士、硕士20余人。项目成果经江西省工信委组织专家鉴定,达到国际先进水平,并获得宜春市科技进步一等奖。该项目发明的富锂锰基正极材料率先在国内外实现了产业化,在江西江特锂电材料有限公司新建了年产2000吨的生产线,产品在远东福斯特新能源有限公司、江西中投新能源有限公司、江西科慧新能源有限公司等10余家企业得到应用推广。该项目发明的富锂锰基正极材料,具有长寿命、耐高电压、高比容量等特点,将促进中国动力电池技术发展和自主创新能力提升,为中国动力电池产品全面竞争国际市场奠定强有力基础,推动了江西省战略性新兴产业中新能源电动汽车及动力电池产业的高速发展。
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