项目编号957-2019-J001
项目名称储能电池用高能量密度长寿命多元正极材料的开发及产业化应用
候选单位北京当升材料科技股份有限公司
候选人宋顺林 王 余 张朋立 陈彦彬 刘亚飞 李建忠 李珊珊 王晓明 刘 帅 景 燕
项目简介     近年来,锂离子电池、钠硫电池、液流电池等技术成为储能电池主流解决方案,其中锂电池能量高、效率高,适用于多种用途,可同时满足功率型和能量型储能需求。目前国内市场上储能锂电池普遍采用磷酸铁锂作为正极材料,其电池单体能量密度仅为120-160Wh/kg,满足不了高比能量储能系统的要求。镍钴锰酸锂多元材料(简称“多元材料”)兼具高能量密度、长循环寿命、优秀的倍率特性等综合优势,成为下一代储能锂电池正极材料的有力竞争者。 本项目率先开发出国内首款针对储能系统锂电池用多元材料(电池单体能量密度可达210Wh/kg),综合性能优于国际同类产品,成为行业内的标杆,在产品和技术方面形成了系列重要创新: (1)首次设计了超大颗粒与小颗粒级配的储能电池用多元材料体系,提升了压实密度、安全性和倍率性能,填补了行业空白。采用超大颗粒和小颗粒正极材料按最佳模式掺混,压实密度达到3.6 g/cm3(远高于国际同行3.2 g/cm3的水平),提升了电池的体积能量密度,同时大颗粒具有高安全性,小颗粒具有快充快放能力,满足了储能电池高安全和“响应迅速”的要求。 (2)发明了连续法制备超大粒径前驱体的关键技术。率先设计了多级协同连续反应的新型前驱体合成系统,解决了18um超大粒径前驱体容易裂球、不易长大、粒度分布难以控制、产能低等技术难题,实现了大产能连续化稳定生产。 (3)提出了表(界)面协同干法包覆改善材料稳定性的新模式。创造性地采用高效的大小颗粒共同干法包覆技术(其他生产商采用湿法酒精包覆技术),实现了多元素点、表面、界面立体式协同修饰,减少了正极材料与电解液的副反应,高温循环性能优于湿法酒精包覆技术。 (4)开发了组合技术提升材料的颗粒强度,延长电池寿命。建立了前驱体、烧结、掺杂和包覆等主要因素对颗粒强度的影响规律,提高了多元材料一次颗粒间的结合强度,降低了正极材料在辊压下裂化和循环过程中粉化程度,从而延长了电池寿命。 项目加强了知识产权保护,申请11项专利,已授权2项发明专利、4项实用新型专利;形成1套产品技术报告及企业标准。 项目产品应用领域包括:(1)储能电站,(2)新能源汽车充电站,(3)家庭储能等,主要供应韩国LG、三星SDI等电池企业,配套于Tesla等高端储能系统,使当升科技成为国内第一家将三元材料应用于国际储能市场的企业,截至2019年6月销售额累计10.89亿元,经济和社会效益显著,同时也间接拉动了首都经济社会发展。

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