盤點(diǎn)2017之科技篇：“跑進(jìn)科學(xué)” 國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池科研成就遴選
2017年是我國(guó)新能源汽車業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵一年，全國(guó)上下，團(tuán)結(jié)一心，為實(shí)現(xiàn)祖國(guó)汽車制造業(yè)“彎道超車”的夢(mèng)想而奮進(jìn)。電池中國(guó)網(wǎng)特對(duì)2017年國(guó)內(nèi)車用動(dòng)力電池技術(shù)成就進(jìn)行了盤點(diǎn)，以此向?yàn)楣埠蛧?guó)新能源汽車事業(yè)發(fā)展做出階段性貢獻(xiàn)的科研工作者們致敬！
新型高安全性隔膜：20-40微米厚度可調(diào)的鋰電池隔膜
在新型高安全性隔膜方面，2017年2月，“鋰離子動(dòng)力電池用新型高安全性隔膜研究及應(yīng)用示范”項(xiàng)目通過國(guó)家科技部驗(yàn)收。該項(xiàng)目利用可控紫外交聯(lián)聚芳醚酮，實(shí)現(xiàn)制備20-40微米厚度可調(diào)的鋰電池隔膜，已建成年產(chǎn)30噸可控紫外交聯(lián)聚芳醚酮鋰離子動(dòng)力電池隔膜原材生產(chǎn)線和年產(chǎn)100萬(wàn)平方米可控紫外交聯(lián)聚芳醚酮鋰離子動(dòng)力電池隔膜生產(chǎn)線。
高鎳正極材料：高鎳系材料首次放電容量提高至≥206mAh/g
在高鎳正極材料方面，依托國(guó)家重點(diǎn)專項(xiàng)“高比能量動(dòng)力鋰離子電池開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)”在高鎳正極材料上取得突破性進(jìn)展，解決了高鎳系材料放電比容量低、首效低的技術(shù)難題。
通過與前驅(qū)體控制結(jié)晶合成技術(shù)、富氧氣氛二次固相合成技術(shù)和配方調(diào)整、包覆技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)結(jié)合，已成功提高Ni2+氧化成Ni3+氧化程度，減少材料表面與電解液接觸，降低材料表面殘余Li量，在不提高Ni含量的前提下，將高鎳系材料首次放電容量提高至≥206mAh/g，首效≥90%，振實(shí)密度≥2.1g/cm3，磁性雜質(zhì)含量≤40ppb，pH≤11.7。目前該項(xiàng)目已經(jīng)建成20噸/月中試生產(chǎn)線。
高比能量動(dòng)力電池：300Wh/kg的動(dòng)力電池技術(shù)取得突破
2017年我國(guó)高比能量動(dòng)力電池技術(shù)取得重大突破。其中由天津力神電池股份有限公司牽頭承擔(dān)的國(guó)家重點(diǎn)專項(xiàng)“高比能量密度鋰離子動(dòng)力電池開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)”取得階段性進(jìn)展。
2017年4月，國(guó)家科技部網(wǎng)站透露，該項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)完成了單體能量密度達(dá)260Wh/kg的動(dòng)力電池，相比目前電動(dòng)汽車普遍使用的動(dòng)力電池能量密度提升了30%。通過對(duì)新型高鎳正極材料、硅碳復(fù)合負(fù)極材料以及新型電解液等高比能量電池關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究和攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)完成單體能量密度達(dá)260Wh/kg的單體電芯，在350次充放電循環(huán)后容量保持率達(dá)到83.28%；同時(shí)開發(fā)出了單體能量密度達(dá)280Wh/kg以及300Wh/kg的動(dòng)力電池樣品。
2017年5月，國(guó)家科技部網(wǎng)站透露，由合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司牽頭承擔(dān)的項(xiàng)目“高比能量動(dòng)力鋰離子電池的研發(fā)與集成應(yīng)用”取得了階段性進(jìn)展。項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)完成能量密度達(dá)281Wh/kg和302Wh/kg的電池單體樣品。團(tuán)隊(duì)通過電池模型模擬分析，從材料體系匹配和電芯設(shè)計(jì)工藝角度對(duì)新型正極材料、硅基負(fù)極材料以及高安全電解液等開展了深入研究和技術(shù)攻關(guān)。目前，采用高鎳正極材料匹配硅基負(fù)極材料實(shí)現(xiàn)單體電池能量密度達(dá)281Wh/kg，1C倍率充放室溫循環(huán)350次容量保持80%；采用富鋰正極材料匹配硅基負(fù)極材料實(shí)現(xiàn)單體電池能量密度達(dá)302Wh/kg。
國(guó)家鋰離子動(dòng)力電池工程技術(shù)研究中心通過驗(yàn)收
2017年8月，國(guó)家鋰離子動(dòng)力電池工程技術(shù)研究中心通過了國(guó)家科技部驗(yàn)收。
據(jù)了解，天津力神電池股份有限公司按照國(guó)家工程技術(shù)研究中心有關(guān)建設(shè)管理要求，從新能源汽車發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略需求出發(fā)，以促進(jìn)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，重點(diǎn)圍繞鋰離子動(dòng)力電池先進(jìn)工藝、工程技術(shù)、新產(chǎn)品和應(yīng)用研究開發(fā)為核心進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)施組建，先后完成了研發(fā)、測(cè)試和服務(wù)等5個(gè)平臺(tái)的建設(shè)，具備了鋰離子動(dòng)力電池技術(shù)及工藝裝備的研究和工程化能力。
此外，在工程中心建設(shè)期間，取得了一批重要成果，開發(fā)了多款鋰離子電池，能量密度達(dá)到180-207Wh/kg，循環(huán)壽命超過2000次，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)收入51.37億元，帶動(dòng)了相關(guān)企業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新，產(chǎn)生了顯著經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；形成了一支專業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)合理的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，承擔(dān)了國(guó)家和省部級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目23項(xiàng)，獲得授權(quán)專利504件，牽頭和參與制定國(guó)際、國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)13項(xiàng)，獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)2項(xiàng)；工程中心堅(jiān)持開放服務(wù)，開展了一系列技術(shù)合作交流、開發(fā)共享活動(dòng)，組織了多次國(guó)內(nèi)外技術(shù)交流和技術(shù)培訓(xùn)，大大促進(jìn)了行業(yè)的科技進(jìn)步。
燃料電池電堆：電堆功率密度2.0kW/L 鉑用量0.33g/kW
我國(guó)車用大功率燃料電池電堆關(guān)鍵技術(shù)尚未完全突破，壽命和成本還不能滿足車用市場(chǎng)需求，產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化發(fā)展受到制約。
國(guó)內(nèi)重點(diǎn)專項(xiàng)研究團(tuán)隊(duì)在高性能大功率燃料電池電堆項(xiàng)目上，基于具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、經(jīng)過商業(yè)化應(yīng)用驗(yàn)證的燃料電池電堆技術(shù)，完成了I型電堆功能樣機(jī)的開發(fā)，電堆功率密度超過2.0kW/L，可以在-30℃存儲(chǔ)和-20℃啟動(dòng)，并經(jīng)過了相當(dāng)于轎車工況5萬(wàn)公里的耐久性考核，目前電堆耐久性和可靠性驗(yàn)證仍在持續(xù)進(jìn)行，該型電堆預(yù)計(jì)在2018年可實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。
同時(shí)，針對(duì)以更高功率密度（3.1kW/L）為目標(biāo)的II電堆開發(fā)工作也取得了明顯進(jìn)展，電極鉑用量已經(jīng)大幅降至0.33g/kW，并且在無外增濕條件下電極功率密度超過1W/cm2，按計(jì)劃，此型電堆將在2021年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。
世界首列氫燃料電池混合動(dòng)力有軌電車投入運(yùn)營(yíng)
2017年10月，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界首列氫燃料電池/超級(jí)電容有軌電車投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。
中車唐山公司在全球首次攻克了燃料電池/超級(jí)電容混合動(dòng)力牽引與控制、大功率燃料電池系統(tǒng)集成與效率優(yōu)化控制、燃料電池/超級(jí)電容混合動(dòng)力能量管理、混合動(dòng)力100%低地板有軌電車模塊化設(shè)計(jì)與系統(tǒng)集成等關(guān)鍵技術(shù)，研制的有軌電車完全取消受電弓和接觸網(wǎng)，填補(bǔ)了該領(lǐng)域空白，實(shí)現(xiàn)了“零排放”和全程“無網(wǎng)”運(yùn)行。
2017年10月26日，項(xiàng)目研制的有軌電車在唐山舉辦的中國(guó)工業(yè)旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)合大會(huì)上首次投入唐胥鐵路載客運(yùn)營(yíng)，最高運(yùn)行時(shí)速70公里，一次快速加氫僅需15分鐘。這是全球范圍內(nèi)氫燃料電池有軌電車首次商業(yè)運(yùn)營(yíng)，標(biāo)志著我國(guó)在新能源軌道交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破。
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