科学探索|新型铝基复合负极材料让电池抗冻又耐热新型铝基复合负极材料让电池

近日，采访人员从中国科学院深圳先进技术研究院获悉，该院唐永炳研究员团队研发了一种新型铝基复合负极材料，让锂电池受得了炎热气候，扛得住冰天雪地，充电迅速，成本降低。目前该成果已在规模化量产中得到使用。
◎刁雯蕙本报采访人员刘传书
受电池关键材料的限制，目前锂离子电池的一大局限是，在零度以下的低温条件下无法充电，而在50℃以上的高温条件下，安全性又不能保障。我国幅员辽阔，气温随地域和季节变化大，北方地区冬季温度可以低至-40℃以下，而南方地区夏季地表温度高达50℃以上，冬季电动车无法启动、智能手机自动关机，夏季电动车自燃等情况时有发生。
目前，电池的正极材料相关技术已接近“天花板”，要提升性能，负极材料尚有发展空间。为此，团队历时多年，研发了一种新型铝基复合负极材料，通过与商用锂离子电池正极材料匹配，针对不同应用场景，成功开发出了新型锰酸锂、磷酸铁锂和三元电池等产品。运用该材料的新型锂离子电池，最低工作温度可以达到-70℃，最高工作温度高达80℃，而且低温与高温性能可以同时兼顾。
在安全性能方面，常规锂电池随着不断使用，内部会产生锂枝晶，既影响充电能力，还可能刺穿隔膜，带来电池短路等隐患。而团队开发的新型铝基复合负极材料，在低温和过充条件下能有效缓解锂枝晶的产生，提高了电池安全性。
在续航性能上，得益于铝基复合负极材料较高的理论容量，该电池能量密度较传统锂离子电池提升了13%—25%，能做到长续航。此外，由于铝基复合负极材料优异的导电性能，产品还表现出不俗的快充性能，20分钟即可充满电。
在成本方面，基于铝基复合负极材料的性能优势，并结合研究团队开发的高性能电解液，低温电池产品可以摆脱对昂贵的纳米级正极材料的依赖。因为现在的低温电池正极需要纳米级的材料，成本比较高。而研究团队研制的铝基复合负极材料，让正极材料不必必须是纳米级的材料，在降低材料成本方面，电池成本可以降低10%—30% 。
“有些场景需要电池在-40℃也能正常充放电，而有些场景则对电池在长循环方面提出了更高要求。结合实际情况，我们对产品不断做出调整。”该团队表示，相关产品可以应用于光伏储能、家庭储能、通讯基站储能、轨道交通、国防建设、航天航空、极地科考等领域，尤其适用于高寒地区及亚热带地区，显著扩大了电池的应用范围。
目前，该项目正在进行增资扩股洽谈，将进一步建成新型电池规模化生产线，快速推动新型电池产品在多个领域的应用。

文章图片

新型电池规模化产线局部（左）及批量测试（右）

文章图片

【科学探索|新型铝基复合负极材料让电池抗冻又耐热】新型电池高低温性能测试（左：-70℃测试，右：80℃测试）