[01052301]大容量高比能锂离子电池动力电源系统关键技术研究与工程应用

全球汽车工业面临能源环境问题的巨大挑战的情况下，发展新能源汽车，推动传统汽车产业的战略转型，在国际上已经形成了广泛共识。因此持自主创新，加快推动电动汽车产业发展，对抢占未来汽车产业竞争制高点、实现中国汽车工业由大变强和自主发展至关重要，也十分紧迫。国务院总理李克强2月24日在主持召开国务院常务会议上指出，要加快实现动力电池革命性突破，在关键材料、电池系统等共性、基础技术研发上集中发力，加大对动力电池数字化制造成套装备的支持。动力电池系统关键难点在于：锂离子动力电池及其管理系统，是一个涉及电化学、机械结构、电子控制、电力电子、热管理等多学科的复杂工程，同时要遵循相关的国标和行业标准，必须对其集成技术进行研究与优化。该项目针对上述难题，在国家“863”计划、国家自然科学基金、江苏省科技支撑和江苏省成果转化专项等项目支持下，通过产学研用联合攻关，突破了大容量高比能锂离子电池动力电源系统关键技术开发，并在新能源汽车、规模储能及军用等领域实现了工程应用。 该项目的主要创新成果： (1)发明了公斤级核壳结构高电压正极材料可控制备技术和工艺。通过多级、全浓度梯度结构设计解决在高电压下容量低、热稳定性和循环稳定性差的问题。成功实现正极材料25℃下克容量≥250mAh·g^-1。解决了合成过程控制难、一致性难以达到、颗粒易团聚的难题。 (2)发明了高电压动力电池和模块的结构参数优化和安全性能设计技术。基于上述高比容量的正极材料、石墨复合纳米负极材料、耐高温PET膜和高电压窗口电解液的集成应用，制作安全可靠、比能量高和长寿命的锂离子电池。实现25℃单体电池能量密度≥220Wh·kg^-1，提高了30％，成本控制在0.9元Wh^-1以下。解决了电池能量密度低、循环性能差、成本高、新体系开发难的问题。 (3)发明了高能动力电池系统集成化设计，通过重点解决高比能量动力锂离子电池单体、模块及系统产业化生产及成本控制技术，提高电池系统的比能量、可靠性、安全性和一致性，降低产品成本。开发制造出综合性能、质量和成本满足新能源汽车要求的动力锂离子电池及其管理系统。实现电源系统比能量：150Wh kg^-1。 该项目共申请专利57项，其中：中国发明专利52项、国际PCT专利1项，已获授权国家发明专利24项，授权实用新型5项；共发表学术论文57余篇，其中SCI收录47篇；SCI论文被引550次，单篇最高引用51次；软件著作权1项。相关技术成功应用于江苏春兰清洁能源研究院有限公司和江苏智航新能源有限公司2家动力电池系统领域的大中型企业，近3年新增销售近16.4亿元、新增利税约2.4亿元。项目的成功实施将大幅提升中国电池行业的技术水平、推动中国电池行业的产业升级。推动中国新能源汽车工业的快速发展，具有十分重要的战略意义以及显著的经济和社会效益。