科创中国

在储能电池中，正、负极分别采用磷酸铁锂与碳材料，材料本质安全性能好。而作为电池四大核心材料电池隔膜和电解质通常分别采用的聚丙烯薄膜以及液态电解质，上述材料在耐温、阻燃等性能方面存在极大问题，存在易刺穿、泄漏安全隐患，是造成电池安全的关键因素。绝缘膜做为电池绝缘材料通常采用PET薄膜，在电芯内部起绝缘作用，同样存在耐温差、不阻燃的缺陷，对于电芯的安全造成不良影响。电池隔热片做为电芯间缓冲、隔热、防火的电池关键材料，现有的气凝胶在回弹和湿热条件下的隔热存在缺陷。

单一的某一类材料替换不能彻底解决现存的电池本质材料安全问题。需要有层次，系统的对于电池安全关键材料进行选择与设计。本项目利用聚芳醚砜、聚1,3-二氧戊环基凝胶聚合物、聚苯硫醚、聚酰亚胺在材料本质安全方面的优势，分别开展上述材料在电池隔膜、电解质、绝缘膜、隔热片方面的应用，以及上述材料在储能电池中的集成应用。形成电池结构材料、电芯内-外保护等关键材料的安全本质化、系统全面提升电池的安全性能。

造成电池安全性问题的一个重要原因是材料的非本征安全，即所用材料安全性差，不阻燃，在电池失控的情况下，易燃、易爆。本项目重点针对储能电池中非本征安全的关键高分子材料：隔膜、电解质、绝缘膜、隔热片开展系列工作，采用本征安全高分子材料对于现有材料进行替代，在保证电性能、兼顾成本的同时大幅提升上述材料的耐温、阻燃、强度等安全性能。并围绕上述材料在储能电池中的应用开展系列工作。通过上述工作在电池结构材料与电池安全两方面对于安全性能进行系统性全面提升：电池结构材料是构成电池的主要部分，电池失控情况下不燃不爆；电池安全材料是专门针对电池安全所专门开发的用于降低电池失火/爆炸或在单一电芯热失控情况下尽量降低影响，保证其他电池安全的材料。

开展酚酞聚芳醚砜隔膜专用料的制备，完善专用料后处理和纯化工艺，突破工程化放大研究工作基础，实现隔膜专用料的本质安全。非溶剂相分离法和静电纺丝法隔膜的成型工艺研究，优化孔隙率调控技术。完成隔膜性能和安全性评价，充放电过程中锂离子传递和变化规律；指导锂离子电池隔膜的设计和孔隙结构的优化。

通过系列电池本质安全材料的研发，旨在从材料角度系统、全面解决电池安全问题。采用的本质安全材料与原有材料相比，在成本可接受的前提下，在耐温、阻燃等安全性能方面大幅提升，并实现了电池结构保护、电芯内保护、电芯外保护的多层次保护，从材料角度为电池安全提供了新思路，同时具有非常高的产业化前景。

电化学储能的实现靠储能电池实现，储能电池是将化学能转化为电能的装置，主要以锂离子电池、液流电池、铅蓄电池和钠基电池等储能技术为主，2020年，锂离子电池的在所有电池的装机占比达到了92%。目前，中国储能电池行业经营的龙头企业分别是宁德时代、比亚迪、国轩高科。2020年，宁德时代、比亚迪、国轩高科三家公司的储能电池出货量在中国合计占比达70.1%。

长寿命磷酸铁锂电池是目前超长寿命储能电池系统的主要研究体系，且其技术在不断突破。宁德时代采用液态电解质组装的磷酸铁锂体系电池预期寿命可达12000次。自2015年，特斯拉也正式进入储能市场，开发了面向家庭、工商业以及公用事业用户的储能系统，所用的电池也逐步被磷酸铁锂体系取代。在工业储能领域领域，特斯拉推出了适合大型用户储能的解决方案Megapack。该方案将所有逆变器、电力电子元件、电池模组、热管理系统进行高度整合，实现其能量密度和安全性的进一步提升。

在电池安全关键材料的本质安全设计与应用，国内储能电池领域仍然处于空白，目前在材料应用体系方面仍然总体上沿用动力电池的方案，在关键材料的安全性能方面存在隐患，通过本项目的实施可以有效提升电池材料的本质安全性能，进而实现电池安全的大幅提升，产业化前景广阔。

研究团队由1名研究员、3名博士为核心的12人团队组成，团队长期从事特种工程塑料研究。承担了国家重点研发计划项目、国家科工局配套项目、国家自然科学基金面上项目、中科院地区合作专项和中国石油等20余项。获得江苏省科学技术奖、吉林省专利金奖等多项奖励。在Macromolecules，Adv Opt Mater，Polym Chem等期刊发表学术论文120余篇，合作撰写英文专著1部，授权国家发明专利80项。

在电池安全关键材料的本质安全设计与应用，国内储能电池领域仍然处于空白，目前在材料应用体系方面仍然总体上沿用动力电池的方案，在关键材料的安全性能方面存在隐患，通过本项目的实施可以有效提升电池材料的本质安全性能，进而实现电池安全的大幅提升，产业化前景广阔。

技术转让。要求对方具有一定的错分行业化基础储备、较好的中试和产业化装备基础等。