[01600015]大容量、高安全性、长寿命锂离子电池的相关材料及关键技术

该项目属于电化学工程领域中的锂离子电池技术及其相关材料领域。 锂离子电池是新能源产业中的关键能量存储载体，高安全性和长寿命是大容量锂离子电池走向应用的重要指标，也是目前新能源汽车中的关键技术瓶颈。项目依托国家科技计划，历经20多年研究，创新性引入人工神经网络理论和容错控制技术，在锂离子电池电极材料制备和电池优化集成关键技术等方面取得重要发明，制备了大容量、高安全性和长寿命锂离子电池。主要技术发明如下： (1).首次利用人工神经网络理论和容错控制技术，发明“接线箍结构”等锂离子电池结构优化设计，制备了大容量、高安全性、长寿命锂离子电池。建立电极材料合理匹配机制，优化设计电池外形和内部工艺结构，发明“接线箍结构”等结构设计，优化锂离子电池内部传热、散热路径与效率，明显地提高电池安全性和热稳定性，所制备的圆柱形400Ah超大容量锂离子电池仍能保持超高的安全性和超长的循环寿命，突破了国际上普遍认为的圆柱形单体锂离子电池最大不能超过100Ah技术的瓶颈，推动了锂离子电池的产业化应用。 (2).发明了大容量、高安全性锂离子电池负极材料制备技术。发明了钛酸锌锂负极材料低成本、绿色制备技术，获得了高容量、零应变的钛酸锌锂材料，进一步通过掺杂改性技术提高了材料稳定性和导电性，并大幅提高了电池的安全性。承担863计划课题，提出“共缩聚法中间相炭微球生产技术”，减少了现有中间相炭微球生产中的原料预处理步骤，同时达到了24-25%的较高收率，作为锂离子电池负极材料，具有较高的工艺性、充放电特性和循环效率。 (3).发明了放电平台较高、大容量、高安全性正极材料制备技术。制备了放电平台较高、克容量较大、具有良好低温性能的磷酸钒锂正极材料，通过碳包覆等技术明显地提高材料导电性和锂离子电池的安全性。 项目共获授权专利40项，其中美国专利1项，日本专利1项。在国内外各种高水平刊物上发表科技论文200多篇。项目相关成果通过专家鉴定和论证，分别以工程院杨裕生院士和科学院陈军院士为主任的论证委员会通过讨论，一致认为：“成果达到国际先进水平”。该项目获得省部级一等奖两项，中国发明专利优秀奖一项和天津市发明专利金奖三项。该项目先后在深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司和广州鹏辉能源科技股份有限公司等近二十家企业得到推广和应用。近三年来其中的四家合作企业累计实现销售额120.8亿元，新增利润4.1亿元，新增税收2.1亿元，出口创汇3.3亿美元。 项目首次将人工神经网络理论等技术引入锂离子电池制备中，首创了多项高安全性锂离子电池的正极材料和负极材料，大幅提升了大容量电池的安全性和循环寿命，取得了国内外同行公认的理论创新、技术突破与应用效果，为提升我国新能源技术领域水平做出重要贡献，获得了显著的经济效益和社会效益。