科创中国

新材料技术

研究全海深压力环境下的高稳定性、高能量密度电极材料、塑性耐压电解质、抗压离子导体涂层隔膜三大关键材料，从材料科学的角度解决锂离子电池应用于高液压变化条件下的电化学性能稳定性与安全可靠性问题。同时，开展高克容量的新型锂合金负极的探索与研究，为提高电池能量密度提供支撑。 开发满足11000米压力环境使用的三大关键电池材料，满足正极克容量≥150mAh/g、聚合物电解质室温电导率≥***的技术指标。同时探索性研发的新型锂合金材料满足容量≥1000mAh/g，初始效率≥92%，循环性能≥300次。

1)完成了深海压力下高克容量正极材料改性的技术攻关，提升了其循环性与倍率性能。 2) 完成了锂离子电池聚合物电解质材料优化的技术攻关，改进了界面性能、电导特性与力学性能。项目阐释了深海高液压环境下锂离子电池中电解质的特殊输运机理，模拟计算了六氟磷酸锂在混合电解液中的动力学行为。将计算结果与原位耐压127MPa的锂离子迁移数测试相结合，获得了在深海环境中可以保持锂离子稳定迁移的电解液优化配方，将其与环氧固化交联聚合物固态电解质进行复合得到具有优异耐压界面稳定性，电导率达到***的聚合物电解质材料，应用于全海深高能量密度锂离子电池单体，使得电池单体具有长时间耐压稳定放电性能 3) 完成了承压复合隔膜的技术攻关，采用该技术的电池单体通过了万米耐压考核。项目有效提升了全海深耐压电池单体的耐压柔性，电池单体经过反复耐压循环拆解后对隔膜进行微观形貌分析，复合隔膜的微观形貌、力学性能保持耐压测试前的水平。 4) 完成了高克容量新型锂合金负极技术攻关，克容量达到***，为下一代高比能深海电池设计提供了新思路。

研究团队由中国船舶集团有限公司第七一二研究所的二十余名专家组成，其中具有高级工程师以上职称的成员十五人。 研究团队开展了全海深高能量密度锂电池材料、电极设计与工艺、成组耐压结构、管理系统等方面的技术研究，实现了高稳定性电极、电解质与复合隔膜、电芯耐压结构与电化学性能匹配性、电池监测与管理系统、电池组成组与结构、电池安全性评估与控制等关键技术的突破，研制的电池组以满分成绩通过了马里亚纳海沟海试验收，在“奋斗者”号万米载人潜水器上得到应用。 本团队已申请发明专利19项，已授权11项，论文及国防科技报告15篇。

点击查看