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固态锂电池用聚合物电解质材料

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-09-22 11:15:35

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 张健 | 2022-09-22 11:15:35

本项目开发了一种聚醚和聚碳酸酯基固态聚合物电解质材料。基于聚合物电解质的固态锂电池,可以有效解决动力电池存在的热失控安全问题,是实现新能源汽车安全和可靠的必然选择;同时,聚合物基固态锂电池电池具有安全性能好、能量密度高、工作温度区间广、循环寿命长等优点, 在高比能储能器件的应用前景广阔;此外,聚合物电解质还具有优异的力学性能,可以很好地抑制锂金属电极在充放电过程中的枝晶生长,所以在锂金属电池领域也具有良好的应用前景。

聚合物固态电解质由聚合物基体、锂盐和添加剂三大部分组成。聚合物基体提供支撑骨架和离子传递介质,要求对锂盐溶解性要好,锂盐在其中易离解、离解离子易扩散。本项目开发出的聚醚和聚碳酸酯基固态聚合物电解质材料,具有较高的室温离子电导率,较宽的电化学稳定窗口(大于4.5V),优异的力学性能和机械强度,可以实现均匀的锂沉积和溶解,也可以有效抑制锂枝晶的生长;可以实现与电极间紧密的界面接触和较好的界面相容性;同时,还具有良好的化学和热稳定性;且在制备过程不需要有机溶剂,避免了对环境的污染。

基于凝胶聚合物电解质的锂离子电池已经应用于手机等电子产品;且法国bollore集团采用基于聚氧化乙烯聚合物电解质的动力电池,实现了第一款搭载该聚合物全固态电池的电动汽车“bluecar”。国内多家电池公司也已经布局聚合物电解质的技术专利,开始生产聚合物电解质。目前商业化的锂离子电池普遍采用有机碳酸酯类液态电解质,易泄露、易燃烧、易爆炸等安全问题限制了该类电解质的进一步应用。而与液态电解质以及无机固态电解质相比,固态聚合物电解质具有良好的安全性能、柔韧性、 易于加工成膜、优异的界面接触等优势,同时也能很好地抑制锂枝晶的问题,具有十分重要的应用前景。

我校材料与制造学部拥有工业大数据应用技术国家工程实验室和国家产学研激光技术中心2个国家级科研平台以及12个省部级科研平台,大量科技成果被成功应用于多项国家重点工程或实现产业化。例如“变极性等离子弧穿孔立焊工艺及装备”成功完成天宫一号/二号主结构的焊接制造、多元复合稀土阴极成功应用于国产大型装置的新型电子源阴极、中高强高耐蚀可焊接5系铝铝合金成功应用于国产大型水面艇体材料以及单晶LaB6空心阴极成功应用于世界首台磁聚焦霍尔推力器等。

固态聚合物电解质材料的生产成本主要包括原材料成本和生产成本等,原材料主要是有机聚合物前驱体,以及锂盐等;在生产过程中使用少量或者不使用有机溶剂,对环境的影响较少;且制备得到的聚合物电解质可以应用于锂离子电池,显著提高电池的安全性和稳定性,可以应用于电动汽车和移动式电子设备;同时,也可以应用于锂金属电池,大幅提升锂电池的能量密度,使得产品的经济效益较高;且能够大幅提升电动汽车的安全性和可靠性,有利于电动汽车的大规模推广,实现节能减排等,获得可观的社会效益。

1、技术承接方应当具备较为充足的资本,以使得成果转化相关工作能够顺利开展;2、技术承接方应当具有一定的技术能力,并配备足够的技术人员开展技术转化的系列工作;3、技术承接方应按照合同约定支付技术转让费用;4、技术承接方应当按照合同约定的范围和期限实施专利;5、技术承接方不得许可约定以外的第三人实施该专利。