安全長壽命的新型三元鋰離子動力電池

1、安全長壽命的新型三元鋰離子動力電池安全長壽命的新型三元鋰離子動力電池電動自行車用鋰離子電池技術研討會電動自行車用鋰離子電池技術研討會 2011.3.312011.4.1 天津天津晶科新能源晶科新能源 世界新動力世界新動力內(nèi)容l 鋰離子動力電池市場現(xiàn)狀及安全性問題l 湖南豐源業(yè)翔晶科新能源股份有限公司介紹l 業(yè)翔晶科新型安全三元鋰電池專利技術介紹l 測試結(jié)果及使用描述鋰離子動力電池市場現(xiàn)狀及安全性問題 目前車用動力鋰電市場主要存在三種材料體系：錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、錳-鎳-鈷三元鋰材料電池。 比較來說，三元系鋰離子動力電池應用最早，具有能量密度最大、工藝成熟、平臺電壓高、原料供應成熟等優(yōu)點。

2、其在電動自行車及摩托車上的應用也最廣泛。 由于其安全性及使用壽命問題，大容量高電壓三元鋰動力電池組非常危險，制約了其在純電動汽車上的應用。 若能解決安全性問題，必將進一步擴大三元系鋰離子動力電池的應用。鋰離子動力電池市場現(xiàn)狀及安全性問題 動力鋰離子電池的主要構(gòu)成部分包動力鋰離子電池的主要構(gòu)成部分包括：以鋰復合物為活性物質(zhì)的正極，石墨等括：以鋰復合物為活性物質(zhì)的正極，石墨等碳類材料為活性物質(zhì)的負極，有機電解液，碳類材料為活性物質(zhì)的負極，有機電解液，聚丙烯或聚乙烯等有機單層或多層隔膜等。聚丙烯或聚乙烯等有機單層或多層隔膜等。 鋰離子電池出現(xiàn)安全事故，主要是由電極和電解液間的化學反應引起。電解液的主

3、要成分為有機酯，閃點很低、沸點也較低，在一定條件下會燃燒甚至爆炸。處于充電態(tài)的電池正極材料為強氧化性化合物，同時處于充電態(tài)的負極材料為強還原性化合物，如電池出現(xiàn)過熱，會導致電解液中的碳酸酯被氧化和還原，產(chǎn)生大量氣體和更多的熱，若氣體和熱量積聚無法迅速釋放，電池內(nèi)壓便會急劇上升而引起起火甚至爆炸。鋰離子動力電池市場現(xiàn)狀及安全性問題 使用過程中的意外情況，如電池過充電時，正極中鋰過度脫出，經(jīng)電解液到負極表面以金屬鋰的形式沉積，形成“鋰枝晶”，刺穿隔膜，造成正負極短路，導致電池迅速發(fā)熱，引起安全事故。同時，高電壓時正極加速氧化電解液，產(chǎn)生的熱和氣體也可能令電池熱失控。 處于充電態(tài)的負極的活潑性接近金

4、屬鋰，若電池殼體破裂，電極和電解液與空氣接觸，與氧接觸會立即燃燒并引燃電解液、隔膜等。成立于成立于2005年年12月，位于長沙縣經(jīng)濟開發(fā)區(qū)漓湘西路月，位于長沙縣經(jīng)濟開發(fā)區(qū)漓湘西路20號號注冊資金注冊資金9190萬人民幣萬人民幣專業(yè)從事鋰離子動力電池（組）及由其組成的動力電源系統(tǒng)的開發(fā)和生產(chǎn)專業(yè)從事鋰離子動力電池（組）及由其組成的動力電源系統(tǒng)的開發(fā)和生產(chǎn)動力電源系統(tǒng)（鋰離子動力電池）及整體解決方案提供商動力電源系統(tǒng)（鋰離子動力電池）及整體解決方案提供商依托于中南大學冶金科學與工程學院劉業(yè)翔院士學術團隊和先進電池材料教育部依托于中南大學冶金科學與工程學院劉業(yè)翔院士學術團隊和先進電池材料教育部工程研

5、究中心工程研究中心與長豐集團形成鋰離子電池系統(tǒng)與電動整車開發(fā)合作聯(lián)盟與長豐集團形成鋰離子電池系統(tǒng)與電動整車開發(fā)合作聯(lián)盟湖南豐源業(yè)翔晶科新能源股份有限公司介紹國家發(fā)改委國家發(fā)改委高技術產(chǎn)業(yè)高技術產(chǎn)業(yè)化項目承擔化項目承擔單位單位“十一五國十一五國家科技支撐家科技支撐計劃計劃”牽頭牽頭承擔單位承擔單位國家高國家高新企業(yè)新企業(yè)教育部工程教育部工程研究中心產(chǎn)研究中心產(chǎn)業(yè)化基地業(yè)化基地l2.1 承擔多項省、部及國家項目承擔多項省、部及國家項目湖南省電動汽車湖南省電動汽車產(chǎn)學研聯(lián)盟核心產(chǎn)學研聯(lián)盟核心成員及產(chǎn)業(yè)集群成員及產(chǎn)業(yè)集群骨干企業(yè)骨干企業(yè)動力型超級電容電池系動力型超級電容電池系統(tǒng)的關鍵材料及器件的統(tǒng)的關

6、鍵材料及器件的研發(fā)應用研發(fā)應用高性能鋰離子動力電池高性能鋰離子動力電池關鍵材料及電池制造關鍵材料及電池制造湖南豐源業(yè)翔晶科新能源股份有限公司介紹業(yè)翔晶科新型安全三元鋰電池專利技術介紹 針對三元系鋰離子動力電池的安全性問題，湖南豐源業(yè)翔晶科新能源股份有限公司聯(lián)合了以中南大學劉業(yè)翔院士為首的學術團隊進行技術攻關，通過兩年的不斷探索和深入研究，取得了專利號為201010153998.0的發(fā)明專利，并順利解決了批量生產(chǎn)問題，成功解決了三元系鋰離子動力電池的安全性問題，并大幅度提高了其循環(huán)使用壽命。 業(yè)翔晶科新型安全三元鋰電池專利技術介紹 影響鋰離子動力電池安全性的因素包括：正極材料熱穩(wěn)性、負極材料熱穩(wěn)

7、性、有機酯類電解液、隔膜。 磷酸鐵鋰正極材料的高穩(wěn)定性，DSC(量熱儀)測量顯示，其放熱峰約10kJ/g，僅此因素即帶來了磷酸鐵鋰電池的高安全性！ 那么，雖然三元材料熱穩(wěn)性不佳，我們改進負極材料、隔膜、電解液是否也可以改善三元鋰電池安全性？業(yè)翔晶科新型安全三元鋰電池專利技術介紹技術思路：技術思路：1，負極金屬氧化物包覆 2，有機隔膜 無機隔膜3，有機酯電解液 提高閃點 離子液體 經(jīng)技術改進后，三元系鋰離子電池的負極SEI膜發(fā)生變化，化成效率升高，負極暴露在空氣中的氧化反應速率降低了80%。 隔膜可燃性大幅降低。業(yè)翔晶科新型安全三元鋰電池專利技術介紹 按標準對量產(chǎn)后的電池進行了多批次的安全性測試

8、，包括針刺、擠壓、沖擊、過充、短路、熱箱保存等測試。截止會議前，所有批次測試電池均100%通過安全測試。業(yè)翔晶科新型安全三元鋰電池專利技術介紹 為浙江、上海、江蘇、廣州等地十余家來訪客戶做了現(xiàn)場試驗展示，所有的電池均100%通過安全測試。 應浙江客戶要求，24V5Ah電池組的正面穿刺試驗安全。業(yè)翔晶科新型安全三元鋰電池專利技術介紹 這種新型的安全的三元系鋰離子動力電池倍率放電、高低溫放電、自放電等電性能與普通三元鋰電池相當。測試結(jié)果及使用描述 對單體電芯進行了1C倍率放電壽命測試，目前實測1100余次，容量尚能保持92.8%。預計單體電芯壽命超過2000次。測試結(jié)果及使用描述 將單體電芯組成36V8Ah電池組進行了1C倍率100%DOD放電壽命測試，目前實測700余次，容量尚能保持95.1%。保守估計電池組壽命將超過1500次，以單次100%