长寿命低成本钠离子电池储能材料及系统
发布者：中国科学技术大学 发布时间：2022-10-30
主要建设内容
储能电池技术是高效利用清洁能源及未来能源互联网的核心，也是我国经济社会发展的重大战略需求。中共中央、国务院印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中明确要求建立清洁低碳安全高效的能源体系和实现经济社会发展的全面绿色转型，而低成本、长寿命、高效率的储能电池技术是综合高效利用清洁能源的关键和未来储能技术的必然发展方向。在现有储能电池体系中，锂离子电池因能量密度高、循环寿命长而受到广泛关注，但匮乏的锂资源已成为制约锂离子电池大规模应用的最大障碍。相比而言，钠离子电池具有低成本、长寿命、高安全等优势，有望应用于大规模储能系统和低速电动车等领域。然而，较大的钠离子半径及较慢的电极反应动力学等挑战导致钠离子电池性能较差，限制了其实际应用。探索高性能低成本电极材料是突破电池性能瓶颈的关键。
基于此，中国科大余彦教授团队围绕钠离子电池中的电子/离子输运机制和电极材料表/界面反应等关键问题展开了深入系统研究。揭示了钠快离子导体材料“离子、电子、电荷传输协同增强”的机制，获得了长循环寿命的正极材料；提出多相-多尺度协同调控电极材料的导电性、离子传输效率及体积膨胀的策略，提升了负极材料循环稳定性和倍率性能；建立了普适性材料设计筛选策略，研发了系列高性能钠离子电池正极和负极材料，获得了安时级的钠离子电池和器件。目前，余彦教授团队正积极推进高性能钠离子电池的产业化进程，助力我国实现“双碳”目标。
余彦教授带领团队坚持“产、学、研、用”的创新开发机制，有望突破钠离子电池关键技术瓶颈，实现钠离子电池性能的有效提升，推动我国钠离子电池材料与技术的研究水平进入国际领先行列，为我国大规模储能领域及电动汽车行业等相关产业发展奠定坚实的基础。 | 核心创新1.关键电极材料制备工艺简单易放大且环保，适合大规模生产。 2.钠离子电池能量密度高于150Wh/kg，性能优于目前市场报道。 预期成果1.突破钠离子电池关键正/负极材料的批量制备技术，实现电池能量密度高于150Wh/kg。 2.完成10MWh规模储能示范工程的开发和应用，安全性能满足国家标准。 |
随着太阳能、风能等可再生能源发电并网普及应用和智能电网建设，对规模储能技术的需求日益增加。据统计，近10年来世界各国主要经济体建设的MW及以上规模储能示范工程达190余项，其中电化学储能电站超过120个。随着储能电站数量增加，安全性事故也不断发生，开发兼具高效性、安全性和经济性储能技术已成为当前亟需解决的问题
| 项目负责人简介：余彦教授 博导中国科学技术大学教授，博士生导师。国家杰出青年基金获得者；入选英国皇家化学会会士，兼任Journal of Power Sources副主编。长期从事高性能钠离子电池电极材料的设计和研发，在调控和解决电极材料中电子、离子存储和输运过程中的界面稳定性和动力学等关键问题方面具有丰富的经验。目前在Science，Nature Energy等国际著名期刊上发表论文300余篇，SCI他引30000余次，H因子97。主持国家杰出青年科学基金、国家优秀青年基金、中组部首批青年千人计划等国家级项目。连续五年入选“科睿唯安”及“爱思唯尔”材料类高被引学者榜单，获得安徽省自然科学一等奖（第一完成人）、中国青年女科学家奖、中国青年科技奖、中国化工学会侯德榜科技青年奖、中国硅酸盐学会青年科技奖等奖励和荣誉。 |
