新型铝基复合负极材料让电池抗冻又耐热
◎刁雯蕙 本报记者 刘传书
近日，记者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。
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。
（《科技日报》2022年6月8日，第 6 版）
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