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低温可充放石墨基锂离子电池

发布时间:2021-08-12 阅读量:511


【成果简介】 

  石墨具有价格低,容量高,循环寿命长等优点,是目前商业化用途最广的锂离子电池负极材料。但由于普通商业石墨粒径较大,充电过程中生成的锂原子扩散缓慢,尤其是低温下引发的锂枝晶快速生长会增加电池短路燃烧爆炸的风险,这极大限制了锂离子电池的全天候及广区域使用。为使低温锂离子电池技术迈向商业化发展道路,团队以普通商业石墨为原料,开发了一种定向活化蚀刻法批量制备了具有贯穿介孔结构的石墨。同时利用PTFE干法工艺法批量制备了电池负极,配以新型低温电解液试制了具有低温可充放特性的石墨基锂离子电池(如下图示):


低温可充放石墨基锂离子电池


18650型低温可充放石墨基锂离子电池


性能指标

公斤级多孔石墨材料试制参数:


质量损失(%)

比表面(㎡)

振实密度(g/cm³

商业石墨

0

1.9

0.98

多孔石墨

12

10.1

0.89

18650型试制电池性能指标:

1)能量密度≥200Wh/kg,循环寿命≥500次;

2)-10℃、0.5C倍率充电容量≥80%,无燃烧爆炸风险;

(3)-40℃、0.5C倍率放电容量≥80%,初始电压降≤0.2V。


适用范围、市场前景】

适用范围:本成果的石墨基锂离子电池在保证高能量密度的同时还兼具了低温环境下的可充放特性,克服了目前传统锂离子电池在冬天的北方或者高海拔地区温度较低的区域性能急剧衰减或失效的情况,具备全天候和全区域的运行能力。

  市场前景:石墨基低温电池的推广使得环境的问题对电池的影响更小,不但可作为北方电动汽车的车载电源,还可以作为无源通讯系统的备用电源以及户外设备的动力系统。此外,生产多孔石墨的原材料为商业石墨,原料便宜易得,制作工序简单,成本低廉,具有广泛推广的可行性。


投资概算

以日产百公斤级石墨负极为例:

(1)生产多孔石墨负极所需喷雾干燥机和气氛炉预计100万元;

(2)干法电极制备小试产线一条,预计120万元;

(3)成品电池生产可委托其它电池厂家进行代生产,费用按市场行情计算。


【拟合作方式】

  合作开发、技术入股


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