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行业动态

小材料大能量 驱动无人机蓝天翱翔 无人机用高能量高倍率锂电池钴酸锂正极材料的开发及产业化应用

作者:  来源:凤凰网综合  发布日期:2020-09-17 访问量:

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在(zai)年轻潮人(ren)群体里掀起(qi)阵阵热浪的(de)(de)无人(ren)机,可(ke)不单单只是(shi)一(yi)个耍(shua)酷的(de)(de)玩具,真实(shi)的(de)(de)无人(ren)机已经渗(shen)透到了(le)(le)各(ge)行(xing)各(ge)业,成(cheng)为了(le)(le)电力检查好(hao)帮手、农民伯伯的(de)(de)好(hao)助理、航拍界的(de)(de)扛把子(zi)。在(zai)这些(xie)高风(feng)险、难操(cao)作(zuo)的(de)(de)工(gong)作(zuo)领域,无人(ren)机淋漓尽致地发挥(hui)了(le)(le)它的(de)(de)优(you)越性(xing),有了(le)(le)无人(ren)机的(de)(de)协(xie)助,这些(xie)平时需要耗费大量(liang)人(ren)力物(wu)力的(de)(de)工(gong)作(zuo),降(jiang)低(di)了(le)(le)操(cao)作(zuo)性(xing)和风(feng)险性(xing),提高了(le)(le)工(gong)作(zuo)效率。取得(de)这样的(de)(de)成(cheng)果,无人(ren)机可(ke)谓(wei)功不可(ke)没。

然(ran)而小设(she)备(bei)(bei)需要(yao)大能量(liang),因其特殊的构造,无(wu)人机(ji)、航模(mo)等(deng)高(gao)功率(lv)设(she)备(bei)(bei)要(yao)求锂电池既(ji)具有高(gao)输出功率(lv),要(yao)既(ji)能满足高(gao)速飞行和(he)爬升,又(you)具备(bei)(bei)高(gao)能量(liang)密度(du),以满足无(wu)人机(ji)、航模(mo)等(deng)更(geng)长的续航时间。

全网(wang)担保(bao)网(wang)追回科技股份有限公(gong)司率(lv)先开发出(chu)(chu)国内首款无人(ren)机用高(gao)(gao)能量、高(gao)(gao)倍率(lv)钴酸(suan)锂(li)正极材(cai)料(liao),在满足无人(ren)机等高(gao)(gao)功(gong)率(lv)电池对高(gao)(gao)输出(chu)(chu)功(gong)率(lv)要求的(de)前提下,质量能量密(mi)度(du)提升(sheng)20%以(yi)上(shang),体积能量密(mi)度(du)提升(sheng)25%以(yi)上(shang),构建(jian)了(le)单(dan)晶型高(gao)(gao)倍率(lv)钴酸(suan)锂(li)材(cai)料(liao),提升(sheng)材(cai)料(liao)压实(shi)密(mi)度(du),设计了(le)新型的(de)Core-Shell结构,实(shi)现了(le)倍率(lv)型材(cai)料(liao)的(de)高(gao)(gao)电压应用。

成果应用(yong)领(ling)域包括无人机市(shi)场、航(hang)模、航(hang)拍、储能、车用(yong)启停电源等,目前产(chan)品已大批量供应日韩及国内领(ling)先(xian)电池企业,国内市(shi)场占有率高达60%,至今销售(shou)额累计超过(guo)15亿元,成果获2018年(nian)北京市(shi)科学技术奖(jiang)三等奖(jiang)。

凤(feng)凰网:锂(li)电(dian)池,这种(zhong)轻巧(qiao)可(ke)充电(dian)且(qie)性(xing)能强劲(jing)的(de)电(dian)池,改变了人们的(de)生(sheng)活,鉴于锂(li)电(dian)池使用的(de)快速增长,世界各(ge)地的(de)研(yan)究人员(yuan)一(yi)直(zhi)在试图找出(chu)可(ke)以提(ti)高其效(xiao)率和性(xing)能的(de)材料与研(yan)发方(fang)向,请您介绍(shao)下您的(de)科研(yan)思路及方(fang)向?

当升科技(ji)代总(zong)经(jing)理陈彦彬:正极(ji)材料(liao)是锂电(dian)池(chi)的核心关键(jian)材料(liao),各种应(ying)用场景对锂电(dian)池(chi)及其材料(liao)在能量密度、输出功率、循环寿命(ming)、高(gao)温存储(chu)和安(an)全(quan)性等(deng)性能方(fang)面提(ti)出了越来越高(gao)的要求。

(1)首(shou)先是高(gao)能(neng)(neng)量(liang)(liang)密(mi)度的应用。比如数码(ma)消(xiao)费类的手机(ji)、笔(bi)记本、以(yi)及(ji)电(dian)动汽车(che)等对能(neng)(neng)量(liang)(liang)密(mi)度的要求很(hen)高(gao),需要开(kai)发单(dan)晶型高(gao)电(dian)压钴酸锂(li)以(yi)及(ji)多元材(cai)料、高(gao)镍含(han)量(liang)(liang)的多元材(cai)料、富锂(li)锰(meng)基(ji)材(cai)料、固态电(dian)池关(guan)键材(cai)料等新型正极材(cai)料,同(tong)时尽可(ke)能(neng)(neng)提(ti)高(gao)材(cai)料的填充性,从而提(ti)高(gao)锂(li)电(dian)池能(neng)(neng)量(liang)(liang)密(mi)度。

(2) 其(qi)次(ci)是高功率(lv)的要求,比如无人(ren)机、电动(dong)工具、混合动(dong)力汽车(che)、快充型的电动(dong)汽车(che)等等对充放电倍率(lv)要求很(hen)高,需要缩(suo)短锂离(li)子(zi)的迁(qian)移距离(li),提升锂离(li)子(zi)扩散系数(shu),实(shi)现电池的快速充放电。

要(yao)满足这些关(guan)键(jian)的(de)技术要(yao)求(qiu),从材(cai)料(liao)(liao)的(de)结构设(she)计到(dao)具(ju)体(ti)的(de)实(shi)现(xian)工艺(yi)都(dou)要(yao)进行系(xi)统(tong)的(de)优(you)(you)化(hua),从前驱(qu)体(ti)结构及其(qi)合(he)成工艺(yi)、正极(ji)材(cai)料(liao)(liao)的(de)高温固(gu)相(xiang)结晶过程(cheng)的(de)优(you)(you)化(hua)与控制、材(cai)料(liao)(liao)的(de)体(ti)相(xiang)掺(chan)杂改性,到(dao)表面(mian)修饰处理,每一(yi)环(huan)节都(dou)要(yao)做到(dao)最优(you)(you)化(hua),当然也包括量(liang)产过程(cheng)中可(ke)靠的(de)品质控制,每一(yi)步都(dou)很重要(yao)。

凤(feng)凰网(wang):也有(you)观点(dian)认为,锂(li)电池的发(fa)展很(hen)难再(zai)有(you)大的突破(po),您如何看待(dai)这种说法?钴酸锂(li)正极(ji)材料有(you)哪些优势与特点(dian)?

陈彦彬:新(xin)能(neng)(neng)源汽(qi)车尤其是(shi)电(dian)动(dong)汽(qi)车产(chan)业(ye)(ye)已(yi)经成为(wei)许多国家(jia)战略(lve)性新(xin)兴产(chan)业(ye)(ye),锂离(li)子(zi)电(dian)池(chi)(chi)(chi)已(yi)经成为(wei)关键的(de)(de)(de)技术支(zhi)撑,并将长期(qi)作为(wei)主要的(de)(de)(de)动(dong)力电(dian)池(chi)(chi)(chi)体系(xi)(xi)。现有(you)的(de)(de)(de)锂电(dian)池(chi)(chi)(chi)材料(liao)(liao)(liao)(liao)体系(xi)(xi)在能(neng)(neng)量密度、可(ke)靠(kao)性方面还(hai)有(you)很(hen)大的(de)(de)(de)提升(sheng)空(kong)间,并且还(hai)在持(chi)续(xu)开发新(xin)型(xing)的(de)(de)(de)锂离(li)子(zi)电(dian)池(chi)(chi)(chi)材料(liao)(liao)(liao)(liao)体系(xi)(xi),应该说锂离(li)子(zi)电(dian)池(chi)(chi)(chi)在技术上的(de)(de)(de)发展空(kong)间很(hen)大,产(chan)业(ye)(ye)化应用(yong)前(qian)景持(chi)续(xu)向(xiang)好。当然目前(qian)面向(xiang)电(dian)动(dong)汽(qi)车以(yi)及(ji)大型(xing)工业(ye)(ye)储能(neng)(neng)应用(yong)的(de)(de)(de)正极材料(liao)(liao)(liao)(liao)体系(xi)(xi)主要是(shi)多元材料(liao)(liao)(liao)(liao)、磷(lin)酸(suan)铁(tie)锂、以(yi)及(ji)未来的(de)(de)(de)磷(lin)酸(suan)锰(meng)(meng)铁(tie)锂、富锂锰(meng)(meng)基材料(liao)(liao)(liao)(liao)等等。

钴酸锂正极材(cai)料是最早成(cheng)功商业化应用的锂电(dian)池正极材(cai)料,具有(you)体积能量(liang)密度(du)高、适合于大倍率(lv)充放电(dian)的特点,在高端(duan)数码(ma)领(ling)(ling)域和特殊应用的高功率(lv)领(ling)(ling)域,其地位难以被(bei)其他类(lei)型正极材(cai)料替(ti)代(dai)。

凤(feng)凰网:“无(wu)人(ren)机用(yong)高能量高倍率锂电池钴酸锂正极材料(liao)的开发及(ji)产业化应用(yong)”的研发经历了(le)几(ji)个阶段?现在是一(yi)个怎样的研发与(yu)产业化应用(yong)状(zhuang)态?产品(pin)有哪些优势(shi)与(yu)特(te)点?

陈彦彬(bin):历时5年(nian)完成(cheng)(cheng)开发,突(tu)破了多项关(guan)键技术,已(yi)于2015年(nian)实现量(liang)产(chan),成(cheng)(cheng)为(wei)行业(ye)内(nei)首款兼(jian)具高(gao)能量(liang)和(he)高(gao)倍率的(de)钴酸(suan)锂正(zheng)极材料(liao)(liao)(liao)。我们率先开发出了单晶(jing)型小(xiao)颗粒材料(liao)(liao)(liao)的(de)高(gao)温固相结晶(jing)新(xin)工艺;采用(yong)多元(yuan)素协同掺杂技术,大幅提升(sheng)了材料(liao)(liao)(liao)的(de)大电(dian)流充放电(dian)能力,同时提高(gao)了材料(liao)(liao)(liao)高(gao)电(dian)压应用(yong)的(de)结构稳定(ding)性和(he)高(gao)温循(xun)环寿命(ming);开发了新(xin)型Core-Shell/Doping表面(mian)修饰技术,稳定(ding)材料(liao)(liao)(liao)界面(mian),提升(sheng)材料(liao)(liao)(liao)循(xun)环寿命(ming)与高(gao)温存(cun)储性能。

项(xiang)目产品具有倍率(lv)性(xing)能好(实现(xian)60C放电(dian))、能量密度高(gao)(提升25%以上)、循(xun)环寿(shou)命长、高(gao)温存储性(xing)能优(you)异(鼓胀(zhang)率(lv)低(di))四大性(xing)能优(you)势,综(zong)合性(xing)能处于国(guo)际领(ling)先(xian)水平,成为业界的标杆产品,被认定(ding)为“北京市新技术新产品”。目前大批量供应(ying)国(guo)内外知名高(gao)功率(lv)电(dian)池企(qi)业,为大疆创新、高(gao)巨创新、亿航智能等无人机(ji)、航模、启动(dong)电(dian)源企(qi)业配套,国(guo)内市场占有率(lv)高(gao)达(da)60%,至今销售额累计超(chao)过15亿元。

凤凰网:“无人机用(yong)高(gao)能量高(gao)倍率锂(li)电池钴酸锂(li)正极(ji)材料(liao)的开发(fa)(fa)及(ji)产业化(hua)应用(yong)”的研(yan)究成(cheng)果在国(guo)际同行(xing)业科(ke)研(yan)成(cheng)果中是一个什么样(yang)的地位(wei)?这项(xiang)技术的产业化(hua)成(cheng)果的发(fa)(fa)展趋势是怎样(yang)的?

陈彦彬(bin):项目(mu)产品已经批(pi)量应用于(yu)无人机、航模、启动电源等高功率领域(yu),随着(zhe)市(shi)场(chang)的进(jin)一(yi)步(bu)成熟,其市(shi)场(chang)规(gui)模将进(jin)一(yi)步(bu)扩(kuo)大,发展趋势(shi)良好。

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凤(feng)凰网:您的项目在(zai)研(yan)究期间(jian),遇(yu)到了哪些问题,政府部门给予了怎样的支持(chi)和(he)帮助?

陈(chen)彦彬:本项(xiang)目(mu)的(de)开(kai)发(fa)需(xu)要正极材料(liao)制备(bei)和检(jian)测(ce)相(xiang)关的(de)先进(jin)仪(yi)器(qi)设备(bei)。从2004年(nian)开(kai)始,北京市科(ke)委(wei)就从科(ke)研项(xiang)目(mu)、平台建(jian)设等各方面对当升(sheng)科(ke)技予以资(zi)助(zhu)引(yin)导,当升(sheng)科(ke)技建(jian)立了完善的(de)锂电材料(liao)研发(fa)、分析测(ce)试、性能(neng)评价及电池(chi)可(ke)靠(kao)性、安全性评价的(de)先进(jin)硬件设施(shi),为本项(xiang)目(mu)的(de)前沿技术(shu)开(kai)发(fa)提供了重要支持。

中国(guo)是(shi)锂(li)电池及其关键(jian)材料的生产(chan)和消费大国(guo),国(guo)内企业(ye)在产(chan)业(ye)化技(ji)术开(kai)发(fa)(fa)、产(chan)品迭代开(kai)发(fa)(fa)应用方面基(ji)本上处于国(guo)际先进水平,但在基(ji)础性(xing)研究(jiu)、原创性(xing)技(ji)术开(kai)发(fa)(fa)、前沿性(xing)专利技(ji)术布局等方面还有不小差距,需要加(jia)大研发(fa)(fa)投入,持(chi)续提升创新能力(li),形成具有国(guo)际竞(jing)争力(li)的自主(zhu)知(zhi)识产(chan)权的产(chan)品技(ji)术。

凤凰(huang)网:说一说您对(dui)北京(jing)建设具有全球影响力的科技创新(xin)中心的建议、希望和祝福。

陈彦彬:构(gou)建(jian)有利于创(chuang)新发展(zhan)的(de)(de)(de)政(zheng)策(ce)环境,完善(shan)减税(shui)降负(fu)措(cuo)施(shi),激发市场(chang)活(huo)力(li),促(cu)进(jin)中小企业(ye)发展(zhan)。持续(xu)加(jia)大财政(zheng)科(ke)技(ji)(ji)投(tou)入(ru)力(li)度,加(jia)强对关键(jian)核(he)心技(ji)(ji)术和(he)重(zhong)大基础研究(jiu)的(de)(de)(de)投(tou)入(ru),完善(shan)稳定支持的(de)(de)(de)机制。确立(li)以人为本和(he)包容发展(zhan)的(de)(de)(de)理(li)念,着力(li)营造尊重(zhong)杰出科(ke)学家、技(ji)(ji)术专家和(he)企业(ye)家等科(ke)技(ji)(ji)创(chuang)新者探索精神的(de)(de)(de)社会环境,构(gou)建(jian)允许失(shi)败、创(chuang)新友(you)好的(de)(de)(de)制度空间。

在着力部署原始创(chuang)(chuang)(chuang)新(xin)(xin)(xin)(xin)的(de)同时,不(bu)断加大(da)(da)对产(chan)业化(hua)技术(shu)(shu)发展(zhan)及(ji)产(chan)品(pin)化(hua)开(kai)发的(de)支(zhi)持(chi)。建(jian)(jian)议完善对锂电池(chi)及(ji)其核心材料(liao)前沿技术(shu)(shu)和产(chan)业化(hua)的(de)相关支(zhi)持(chi)政策(ce),支(zhi)持(chi)属(shu)地企业加大(da)(da)技术(shu)(shu)开(kai)发投入、构建(jian)(jian)技术(shu)(shu)优势,扩大(da)(da)业务规模,提高综合竞(jing)争力和市场(chang)话语(yu)权。强化(hua)以(yi)支(zhi)撑(cheng)属(shu)地新(xin)(xin)(xin)(xin)能源(yuan)材料(liao)产(chan)业发展(zhan)为导向的(de)技术(shu)(shu)创(chuang)(chuang)(chuang)新(xin)(xin)(xin)(xin),培育以(yi)属(shu)地骨干企业为主体(ti)的(de)研发平台与创(chuang)(chuang)(chuang)新(xin)(xin)(xin)(xin)能力,使之(zhi)成为区域协同创(chuang)(chuang)(chuang)新(xin)(xin)(xin)(xin)的(de)核心,充分利(li)用和协同属(shu)地科技资源(yuan),打造世界级的(de)新(xin)(xin)(xin)(xin)能源(yuan)材料(liao)创(chuang)(chuang)(chuang)新(xin)(xin)(xin)(xin)高地和领先企业集群,做大(da)(da)新(xin)(xin)(xin)(xin)能源(yuan)产(chan)业的(de)产(chan)值规模。


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