储能电池用高能量密度长寿命多元正极材料的开发及产业化应用
成果类型:: 新技术
发布时间: 2023-08-24 12:44:00
本项目产品是国内首款储能电池用高能量密度长寿命多元正极材料,具有能量密度高、杂质含量低、循环寿命长等优势,综合性能将处于国内领先、国际先进水平。本项目采用自动化设备和国际先进工艺,推动国内锂电材料制造向高技术产业发展。该项成果的实施带动上游原材料及下游锂电池、储能行业的发展,促进了国家高精尖产业结构优化升级。
本项目率先开发出国内首款针对储能系统锂电池用多元材料,综合性能优于国际同类产品,成为行业内的标杆,在产品和技术方面形成了系列重要创新:
1. 采用超大颗粒和小颗粒正极材料按最佳模式掺混,压实密度达到3.6g/cm3(远高于国际同行3.2 g/cm3的水平),提升了电池的体积能量密度,同时大颗粒具有高安全性,小颗粒具有快充快放能力,满足了储能电池高安全和“响应迅速”的要求。
2. 发明了连续法制备超大粒径前驱体的关键技术。率先设计了多级协同连续反应的新型前驱体合成系统,解决了18um超大粒径前驱体容易裂球、不易长大、粒度分布难以控制、产能低等技术难题,实现了大产能连续化稳定生产。
3. 提出了表(界)面协同干法包覆改善材料稳定性的新模式。创造性地采用高效的大小颗粒共同干法包覆技术(其他生产商采用湿法酒精包覆技术),实现了多元素点、表面、界面立体式协同修饰,减少了正极材料与电解液的副反应,高温循环性能优于湿法酒精包覆技术。
4. 开发了组合技术提升材料的颗粒强度,延长电池寿命。建立了前驱体、烧结、掺杂和包覆等主要因素对颗粒强度的影响规律,提高了多元材料一次颗粒间的结合强度,降低了正极材料在辊压下裂化和循环过程中粉化程度,从而延长了电池寿命。
本项目率先开发出国内首款针对储能系统锂电池用多元材料,综合性能优于国际同类产品,成为行业内的标杆,在产品和技术方面形成了系列重要创新。随着未来储能市场的稳步增长,产品需求量将进一步增长,将会有更加广阔的发展空间。本项目采用自动化设备和国际先进工艺,推动国内锂电材料制造向高技术产业发展。
该技术首次将镍钴锰多元材料应用于储能电池,引领了行业的发展方向,对提高企业的市场竞争能力具有重要作用。
主要完成人:宋顺林、王余、张朋立、陈彦彬、刘亚飞、李建忠、李珊珊、王晓明、刘帅、景燕、姜华伟、沈军局。
主要完成单位:北京当升材料科技股份有限公司。北京当升材料科技股份有限公司,起源于中央企业矿冶科技集团有限公司的一个课题组,于2010年在创业板上市,是首家以锂电正极材料为主营业务上市的中国企业。公司正极材料产品广泛应用于动力、小型、储能三大领域,大批量供应中、日、韩、欧、美等国家和地区的锂电巨头及车企,海外高端动力电池材料市场占有率持续攀升,已发展成为锂电正极材料及智能装备领域集自主创新、成果转化、产业运营于一体的最具影响力的企业之一。
项目开发了高强度超大颗粒前驱体和球形小颗粒制备技术,并实现了连续化生产,在国内外同行中具有明显的先进性。产品已获得韩国LG、三星等多家客户的批量订单,售额累计超过11亿元,经济效益显著。
产品已形成年产4000吨的能力,并在国际主要的高端用户实现批量订货应用,产品技术及性能稳定可靠。
本项目产品与国内外竞争对手产品性能相比,具有以下优势:采用超大颗粒和小颗粒正极材料按最佳模式掺混,压实密度达到3.6 g/cm3,远高于国际同行3.2 g/cm3的水平,提升了电池的体积能量密度,同时大颗粒具有高安全性,小颗粒具有快充快放能力,满足了储能电池高安全和“响应迅速”的要求。希望通过技术服务的方式转化落地。