[01055219]大容量、高安全性锂离子电池的关键技术及其应用

该项目属新能源方向中的化学电源技术领域，涉及到电池的制备及其电化学特性；电极材料的优化制备和电池控制技术及智能算法等。锂离子电池属于绿色能源产业，可广泛应用于手机、电动自行车、电动汽车、电站等储能和通讯系统中。如何解决动力电池的安全性、容量、使用寿命和比能量等问题已成为制约动力锂电池发展的关键。该项目在国家自然基金、教育部博士点基金、天津自然基金和天津科委重大攻关等多个项目的支持下，针对上述问题和难点进行了十几年的研究与开发，应用人工神经网络理论和容错控制技术，在理论研究和产业化过程中解决了许多关键技术问题，特别是在大容量、高安全性锂离子电池及其相关材料的制备方面取得了创新性的突破和进展。该项目的创新点有：1.首次提出将人工神经网络理论和容错控制技术引入锂离子电池的研究和制备中，建立了电池散热和容量预测模型，为锂离子电池及其相关材料的研究奠定了理论基础；2.首次采用多元复合掺杂技术和高温固相法制备锰酸锂正极材料；采用三步高温固相煅烧法制备磷酸铁锂正极材料，解决了锂离子电池正极材料容量低、导电性能和循环性能差等关键技术，为制备高性能的锂离子电池奠定基础；3.首次利用人工神经网络理论和容错控制技术制备高安全性、高动力性锂离子电池，解决了电池内部结构和工艺设计中的关键技术，特别是散热问题和安全性问题；4.首次利用人工神经网络理论和容错控制技术制备出世界上最大的圆柱形单体400Ah磷酸铁锂/钛酸锂锂离子电池，突破了国内外一般认为圆柱形单体锂离子电池最大容量只能是100Ah的安全瓶颈。在项目的实施过程中，先后共获得国家发明专利9项；发表论文200多篇，其中SCI收录76篇，EI收录69篇；项目的相关成果分别通过天津市科技成果鉴定，成果达到国际先进水平；其中的一项核心国家发明专利在2009年获天津市专利发明金奖。在该项目的开发过程中，课题组通过产学研相结合与多家企业建立了密切的联系，加速了成果的转化。相关成果已在多家企业获得应用，并已取得了显著的经济效益和社会效益。