[00372605]低成本安全锰系锂离子电池和电极材料的关键技术与应用

该成果为新型高效能量转换与储存技术。锂离子电池发展前景广阔，其中，锰系锂离子电池具有电压高、价格低和环境友好等优点而广泛应用于小型移动电源、电动自行车、电动汽车等方面。由于电极材料本身的原因，锰系锂离子电池存在安全、寿命等方面的缺陷，急待解决。 项目完成单位从2011年开始，针对锰系锂离子电池存在的瓶颈问题，采用正极材料表面包覆、负极材料改性、电池设计优化和电池生产工艺改进等手段，获得了系列创新性成果，形成了完善的锰系锂离子电池制造技术，并成功用于圆柱钢壳和方形铝壳锰系锂离子电池的生产，所生产的锰系电池性能优异，在循环性能、安全性和能量密度等方面都得到了提升。发明点如下： 1、发明了在锰酸锂微米级正极材料颗粒表面纳米层包覆技术，解决了锰酸锂正极材料易溶于电解液的难题，提高了循环性能和高温性能。循环寿命从原有的300-500次提高到2000次。以包覆锰酸锂为正极的锂离子电池检测结果表明，在1C放电条件下，循环2000次后容量保持率在83%以上；在55℃条件下循环500次，容量保持率在90%以上。材料各方面的电化学性能都得到了显著的提升。 2、发明了简易可控的提升锂离子电池碳负极材料比容量的方法，使其比容量提高了一倍以上，解决了碳负极材料容量不高的难题。获得了比容量689mAh/g以上的氧化中间相碳微球负极材料，将以5-20%比例添加到商品石墨负极材料中，获得了倍率性好，比容量高的复合负极材料，比容量提高到375-385mAh/g，为提高电池的能量密度奠定了负极材料基础。 3、开发了以包覆锰酸锂+三元为正极、氧化中间相碳微球+石墨为负极的新型锂离子电池体系，优化生产工艺，使电池成本降低，安全性提高。电池成本降低了3.5-15.8%，安全性能通过了国家质检部门的检测；引入强力高速分散，碳纳米管代替乙炔黑，活性物质添加量提高了3%，压实密度提高了3%；优化匹配了电解液。所生产的高电压锰系锂离子电池能量密度高，循环性能优异，能量密度达到218Wh/kg，循环500次后，容量保持率仍然≥93%，为同类产品的领先者。 项目获得多项自主知识产权，共申请发明专利31项，已授权17项；申请并已获授权实用新型专利31项，编写企业标准1个，发表论文53篇。项目技术在广西卓能新能源科技有限公司和安徽益佳通电池有限公司生产线上应用，生产销售18650电池30305万只，方型铝壳电池3398万只，新增产值192892万元，新增税收4359万元，新增利润18596万元，经济效益显著。