陕煤超宽温超高倍率电池技术国际领先

记者上周从陕煤研究院西安分公司获悉，该公司自主研发的“超宽温域-超高倍率电芯技术及应用”项目近日在西安通过了中国电工技术学会组织的科技成果鉴定。鉴定委员会认为这项成果在超宽温域、超高倍率技术方面处于国际领先水平，实现了-60℃持续放电、-20℃持续充电、55C超大倍率放电等性能。这意味着磷酸铁锂电池在超低温特殊环境下存在的高倍率充放电技术难题迎刃而解。

陕煤研究院西安分公司副总经理、特种电池项目部负责人邵乐介绍，他们针对磷酸铁锂电池大倍率条件下温升高、循环差等技术难题，自主研究材料动力学增强技术，解决原材料本征倍率、低温性能问题。以此为基础，开展电化学体系匹配性研究与产品结构设计，开发快导流结构及快冷化成工艺，实现倍率和低温性能综合提升。同时开发高比表分散工艺、低缺陷电极制造工艺体系，解决实际生产制造瓶颈，提升生产效率及质量，确保产品性能稳定。

据了解，2013年以来，陕煤研究院特种电池项目部瞄准新兴细分市场和高端领域，针对磷酸铁锂电池低温及大倍率充放电应用痛点，坚持技术创新，深入系统研究锂电池全生命周期关键材料、工艺技术、结构性能等，通过电池正负极材料改性处理、新工艺体系开发、电池结构设计与优化创新，实现超低温、超高倍率放电性能，形成多项核心技术，自主开发建立了电池体系大数据库，获授权专利23项，并走出了一条从基础研究、中试到科技成果产业化的创新之路。

2018年5月，陕煤研究院位于西安航天基地的0.2吉瓦时（GWh）/年特种电池工业化试验项目生产线建成投运，目前已量产3大系列9款低温、高倍率电芯产品，这些锂电池可应用于新基建储能、大数据中心UPS、电网调频、高功率车载电源、特种民用及军用等领域，完全满足超低温和超高倍率充放电使用要求。

为进一步在储能领域加快市场推广，陕煤研究院2020年与多家国内外头部企业合作，在美国、欧洲、日本等多个国家开展项目应用，截至今年6月底累计实现销售收入2.5亿元。目前，陕煤研究院“十四五”规划的3.5吉瓦时先进储能动力电池工程已启动，其中一期工程1.5吉瓦时示范项目预计年底建成。

据悉，锂离子电池具有能量密度高、输出功率密度大、循环寿命长、自放电率低、温度适应范围等优点，在动力储能、国防军事、航空航天等领域发挥着重要作用，也正在逐步取代镍氢、铅酸电池实现迭代升级。其中，磷酸铁锂电池具有极高的安全性能，在交通运输和大规模储能方面应用越来越广泛。但同时也带来了新的挑战，磷酸铁锂电池的宽温域性能和倍率性能亟待进一步提升。低温条件下电池的电化学性能严重恶化，存在明显的能量和功率损失、充电困难、寿命降低等问题，不仅充放电困难，而且在冰点至-10℃低温环境中充电时存在安全隐患，成为锂电池应用面临的最大挑战之一。中国属高纬度国家，冬季气温在-20℃以下的地区占国土总面积的38%左右。（李军）