[01698721]新能源汽车高性能锂离子动力电池创新研发与应用

作为新能源汽车关键零部件，锂离子动力电池是公认的产业化程度最高的动力电池。但是锂离子动力电池的低温性能、能量密度、循环寿命及成本等方面还存在诸多问题，是新能源汽车产业发展的主要瓶颈。 青岛大学与山东威能环保电源科技股份有限公司长期合作，经过“国家新能源汽车产业技术创新工程重大专项计划”、“863计划”、“国家科技支撑计划”的持续支持，项目通过正负极材料、隔膜、动力电池制造装备、锂离子动力电池及系统研发，突破了电池材料、设计、生产工艺、装备等方面的关键技术，大幅度提升了单体动力电池及动力电池系统的能量密度、寿命、安全性、可靠性、一致性等，降低了生产成本；优化了结构设计，开发了热管理、电连接、能量均衡等电池成组技术；建设了项目产品的试验平台；形成了标准化、系列化和规模化的产品研发生产能力；建立了以市场为导向、企业为主体、产学研紧密结合的动力电池协同创新体系；实现了材料、装备、电池及系统等关键核心技术自主化；形成了紧密完整的产业链，为新能源汽车的推广应用奠定了关键基础。项目主要指标为：（1）研发出低温磷酸铁锂锂离子动力电池。创新应用纳米化处理、表面包覆等技术，对磷酸铁锂正极材料进行改进和优化，匹配复合石墨负极材料，并加入电导率高的导电材料和相关溶剂等实现电极正负极材料匀浆，应用新型成膜剂、稳定剂，改进电解液配方，提高了导电率和安全性；应用多极耳叠片式结构、改进极柱连接方式，实现极片结构设计和集流体电流密度分布的优化，对生产各环节工艺和设备工装进行优化，提高了低温放电性能；通过采用纳米化磷酸铁锂正极材料、复合石墨负极材料、功能性电解液、优化制造工艺和电池结构设计，研发出低温磷酸铁锂锂离子动力电池。在保持常规使用性能的情况下，电池在-40℃时的放电容量达到常温容量的90%，放电平台在2.75V以上，低温性能明显优于国内外同类产品，整体性能达到国际先进水平。（2）突破了三元材料电池的高能量密度、循环寿命及低成本技术。三元材料锂离子动力电池单体3.7V/16Ah，能量密度185.6Wh/kg，成本1.1元/Wh，循环寿命2210次；动力电池模块能量密度164Wh/kg，寿命1731次，成本1.4元/Wh；电池产品符合国家《汽车动力蓄电池行业规范条件》，动力电池产品通过国家强制性检测，获得公告并进入工信部电池准入目录，形成了标准化、系列化的山东名牌“威能”牌电池。（3）建成了锂离子动力电池规模化生产条件和完整的产业链。形成了锂离子动力电池5亿安时/年的产能，为乘用车配套锂离子动力电池系统8000余台套，近三年实现利润6353万元。（4）形成了锂离子动力电池、材料及系统方面的众多的自主知识产权。在锂离子动力电池系统优化设计、隔膜、正负极材料、智能型大电流能量转移均衡技术、一致性控制技术、提高电池寿命及寿命预测技术、电池应用技术等方面获发明专利12项、实用新型9项、软件著作权2个，主持或参与制定2项行业标准。