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人民網(wǎng)天津5月22日電 日前天津大學(xué)和北京天路能源有限公司通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作開(kāi)發(fā)的超大容量圓柱形單體400Ah“巨無(wú)霸”鋰離子電池在全球銳開(kāi)先河，成功投入小批量生產(chǎn)。該產(chǎn)品具有超高容量、安全性好、循環(huán)壽命長(zhǎng)、“零污染”等優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽(yáng)能電站等儲(chǔ)能電源系統(tǒng)，郵電通訊的不間斷電源上，電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)、軍事裝備、航空航天及人民生活中的各個(gè)領(lǐng)域，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
5月21日，天津市科技評(píng)價(jià)中心組織有關(guān)專家在天津大學(xué)召開(kāi)了天津大學(xué)和北京天路能源有限公司合作完成的“圓柱形單體400Ah磷酸鐵鋰/鈦酸鋰鋰離子電池的制備”科技成果鑒定會(huì)。中國(guó)工程院院士楊裕生等專家一致認(rèn)為：該成果系統(tǒng)研究并解決了圓柱形動(dòng)力鋰離子電池在正負(fù)極材料匹配、工藝配方優(yōu)化和電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面存在的關(guān)鍵技術(shù)難題；采用了熱穩(wěn)定性良好的磷酸鐵鋰作為正極材料，首次采用“零應(yīng)變”材料鈦酸鋰作為負(fù)極材料，制備了圓柱形單體400Ah超大容量的鋰離子電池，顯著提高了電池的熱穩(wěn)定性、安全性和循環(huán)壽命；該產(chǎn)品國(guó)際首創(chuàng)，成果達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。目前，該“巨無(wú)霸”電池下線已投入了小批量生產(chǎn)，明年將在遼寧省錦州國(guó)家級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)龍棲灣正式投產(chǎn)。
據(jù)悉，目前國(guó)際上已報(bào)道的圓柱形單體鋰離子電池最大容量為50Ah。我國(guó)研制的這種圓柱形單體400Ah電池的容量堪稱世界“巨無(wú)霸”。據(jù)該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，天津大學(xué)教授唐致遠(yuǎn)介紹，當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域普遍采用眾多小容量鋰離子電池通過(guò)串并聯(lián)的方式提供動(dòng)力，比如驅(qū)動(dòng)一輛12米長(zhǎng)33座電動(dòng)大巴至少需要數(shù)千塊10 Ah小電池進(jìn)行串并聯(lián)組合。這種方式會(huì)使電池管理系統(tǒng)(BMS)和控制系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，從而增加了電池安全隱患等問(wèn)題。而采用這種“巨無(wú)霸”電池恰恰突破了這個(gè)“瓶頸”，只需200塊左右的電池就可以了。大大減小了控制過(guò)程中實(shí)現(xiàn)均衡的難度，提高了汽車(chē)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
目前各類電站能源儲(chǔ)存的方式主要是依靠鉛酸蓄電池。鉛酸電池低溫性能差、壽命短，且含有鉛污染，在其廢棄后若處理不當(dāng)仍將對(duì)環(huán)境夠成二次破壞。鋰離子電池一般無(wú)污染，但容量往往無(wú)法達(dá)到儲(chǔ)能要求。而該“巨無(wú)霸”電池超大的容量適合在儲(chǔ)能領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，而且電池的熱穩(wěn)定性好、安全性強(qiáng)且循環(huán)壽命長(zhǎng)。
在正負(fù)極材料上，該電池首次結(jié)合應(yīng)用了熱穩(wěn)定性好及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的磷酸鐵鋰和鈦酸鋰電極材料，提高了電池的安全性能，不會(huì)造成因過(guò)充、高溫、短路、撞擊而產(chǎn)生爆炸。其不銹鋼的“外衣”則具備熱傳導(dǎo)速度快、散熱性強(qiáng)、耐壓和抗撞擊性好的特點(diǎn)。與一般方形疊片電池相比，該電池圓柱形的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也大大降低了在外力沖擊和振動(dòng)條件下出現(xiàn)的極片錯(cuò)位、材料脫落的可能性。在使用壽命上，該電池預(yù)計(jì)的循環(huán)次數(shù)達(dá)到8000次以上，是一般鋰電池壽命的2～4倍。
該成果屬綠色能源產(chǎn)業(yè)。在電池的生產(chǎn)、制備和回收全過(guò)程中完全無(wú)任何污染。電動(dòng)汽車(chē)相比汽柴油汽車(chē)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，以12米長(zhǎng)33座城市運(yùn)營(yíng)大巴為例，一般百公里耗柴油25升，每升柴油6元，費(fèi)用150元；而同樣大小的電動(dòng)大巴使用了這種“巨無(wú)霸”電池，則行駛 200 公里需充電一次，每次 6 小時(shí)，約需用電150度，那么百公里費(fèi)用為37元，是同等大巴的1/4。
1996年，天津大學(xué)與北京天路能源有限公司前身亞特蘭大公司就開(kāi)展了產(chǎn)學(xué)研專項(xiàng)合作，2008年，北京天路能源有限公司與天津大學(xué)簽訂了全面合作協(xié)議，深化產(chǎn)學(xué)研合作領(lǐng)域。近年來(lái)，雙方致力于開(kāi)發(fā)和應(yīng)用綠色低碳能源，研發(fā)出磷酸鐵鋰/鈦酸鋰系列鋰離子電池。繼2009年完成了圓柱形單體90Ah鋰離子電池小批量生產(chǎn)以來(lái)，在多次實(shí)驗(yàn)室和小試生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，他們又合作研制出了圓柱形單體200Ah和400Ah鋰離子電池。今后，他們還將繼續(xù)研發(fā)更大容量的“綠色”鋰離子電池，并在性能上進(jìn)一步改善，以滿足不斷變化與增長(zhǎng)的市場(chǎng)和環(huán)境的需要。(朱虹、李丹、孫亮)
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