高功率密度高能量密度长循环寿命锂离子电池

项目意义

“碳达峰、碳中和”目标的提出促使我国加快能源结构转型，进一步降低对化石能源的依赖。当前我国石油消耗的60%以上发生在交通运输领域，大力发展新能源汽车是实现碳中和目标的重要举措。2020年国务院颁布的《新能源汽车产业发展规划》提出，2025年中国新能源汽车新车销量占比达到25%左右。锂离子电池是目前乘用车领域最重要的动力电源系统，但是锂电池充电时间长引起的“充电焦虑”、低温环境续航大幅衰减以及电池自燃引起的“安全焦虑”仍是限制其持续发展的重要因素。因此，在维持锂电池能量密度、循环寿命和安全性的前提下，突破电池功率密度瓶颈以及提升低温性能是锂电池发展的重要目标。

项目目标

针对移动电子设备和电动汽车对兼具高功率密度、高能量密度、长循环寿命和高安全性移动电源的需求，研究锂二次电池的基础科学问题、关键材料和器件技术，实现功率密度、能量密度、循环寿命和安全性兼顾的高效锂电池体系。综合目标实现：电池电芯能量密度＞280 Wh/kg，功率密度＞2.2 kW/kg 即10-C充电容量保持率＞80%，循环寿命＞1000 次，电芯容量＞10 Ah，安全性能满足国家标准。改善低温环境下电池循环性能，实现-20℃条件下容量保持80%，20分钟充电80%容量，稳定循环＞500次；-40℃条件下容量保持70%，稳定循环＞200次。

项目内容

锂电池的电芯主要由正负极材料、电解液和隔膜组成，这些材料的物理化学性质是决定锂电池能量密度和功率密度等性能指标的基础。本项目聚焦快充锂电池的正负极、电解液、隔膜材料和电池制作工艺所面临的挑战，基于前期研究积累，开展相关研究内容：以磷基负极、高压正极材料为主体对象，研制高倍率性能、高循环稳定性电极材料；通过设计不同的电解液添加剂和溶剂，开发宽电压窗口、高安全性、高离子电导电解液，开展界面适配性与改性研究；采用5-9微米双拉聚烯烃隔膜为基膜，通过油性涂布等工艺，研制超薄、高安全性、高锂离子迁移数隔膜材料；完成高能量密度锂电池电芯结构和制备工艺优化，完善电化学性能、一致性和安全性评估。