电芯耐压结构与电化学性能匹配性研究

发布时间: 2022-09-26

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式：技术许可

成果类型：发明专利,实用新型专利,新技术

行业领域：

高新技术改造传统产业

成果介绍

研究耐高液压电芯结构，正、负电极的设计与工艺，提高材料与集流体结合度，有效控制电极在电化学过程中的变形量，研制出耐高液压、高能量密度、高安全性、高可靠性的锂离子电池单体. 开发指标达到耐压11000米，能量密度达到120Wh/kg，绝缘电阻＞10MΩ，循环寿命≥500次，寿命≥5年，容量差控制在±2%以内。单体电池性能与环境适应性在实验室完成考核，即通过不少于5个循环的充电和在最大工作压力条件下的放电试验。

成果亮点

1) 完成了耐高液压电极的设计与制备工艺、具有高真空度和高耐压密封的封装技术攻关，形成了耐压聚合物锂离子电池结构设计，制备的电池单体通过11000米静水压力考核。电池单体实现了全海深电芯在高液压变化条件下的可靠密封，耐压性达到115MPa，即11000米海水压力，电池单体常温和低温能量密度分别为***和135Wh/kg，常温条件下经过500次循环后，容量保持率为***%，满足技术指标要求。 2) 完成了深海高压力变化条件下的元器件、电路板筛选与评估技术、全海深压力条件下电池状态检测及评估技术攻关，建立了电池单体电压、温度、形变（鼓胀）情况等与电池状态的关系，制定了全海深压力环境下元器件与电路板筛选规范。

团队介绍

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。

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：“科创中国”高端装备产业科技服务团 (中国造船工程学会) 评价时间：2022-10-09

李龙

702研究所

高级工程师

综合评价

项目在微观耐压设计与宏观验证、超高安全性电池技术、仿深海鱼耐压原理的密封设计与仿真计算方法等方面做了显著的创新工作，研制的电池组总能量超过"奋斗者"号对电能 60kWh的要求，达到70.5kWh，最大工作电流达365A，最大工作深度达到10909米，总循环已达 104 次，其中万米下潜次数已达 21次，以满分通过了马里亚纳海沟海试现场验收，电池组总体性能达到了国际领先水平。该项目投入时间较长，未在产品化商业化实现规模销售。但该成果产品化商业化的材料采购成本与生产成本均可控，技术含量较高，与同类产品相比竞争优势较强。。

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