科创中国

行业领域

新材料技术

需求背景

1. 随着能源结构的转型和可再生能源的大规模接入，储能电池的需求不断增加，长寿命、高能量密度、低成本的储能电池成为市场的重要需求。
2. 长寿命储能电池系统的构筑需要解决电池的活性物质、电解质、隔膜、正负极等关键材料的选取和优化问题，以及电池结构的设计和优化问题，以提高电池的循环寿命、安全性和能量密度等性能指标。
3. 健康诊断是保障长寿命储能电池系统安全运行的重要手段，需要对电池进行实时监测和评估，检测电池的老化、失效、故障等问题，并及时进行预警和修复，以确保电池系统的可靠性和安全性。
4. 目前，长寿命储能电池系统的健康诊断技术主要集中在电池性能测试、电化学分析、图像识别、人工智能等方面，但仍然存在精度不高、实时性不强、智能化程度不够等问题，需要进一步研究和创新。

需解决的主要技术难题

1. 电池材料优化：需要研发更长寿命、高能量密度、低成本的电池材料，如锂离子电池的正负极材料、固态电解质等。此外，也需要解决材料的可逆性、稳定性、一致性等问题，以提高电池的循环寿命和稳定性。
2. 电池结构设计：需要设计出更高效、长寿命、可扩展的电池结构，如叠层结构、三维电极等，以提高电池的能量密度和可扩展性。
3. 健康诊断技术：需要研发更准确、实时、智能的健康诊断技术，如电池性能测试、电化学分析、图像识别、人工智能等，以提高健康诊断的精度和实时性。
4. 安全性和可靠性：需要解决电池系统的安全性和可靠性问题，如热稳定性、化学稳定性、机械稳定性等，以确保电池系统的安全运行和长期使用。
5. 系统集成和优化：需要将电池材料、电池结构、健康诊断技术等多个方面进行系统集成和优化，以实现长寿命储能电池系统的整体性能最优。

期望实现的主要技术目标

1. 提高电池寿命和稳定性：通过优化电池材料和结构设计，提高电池的循环寿命和稳定性，实现长寿命储能电池系统的目标。
2. 提高电池能量密度：通过改进电池结构和选取高能量密度的电池材料，提高电池的能量密度，以适应储能市场的需求。
3. 实现智能化健康诊断：利用先进的传感器、机器学习、人工智能等技术，实现电池系统的实时监测、预警和修复，提高电池系统的安全性和可靠性。
4. 提高系统集成效率：将电池材料、电池结构、健康诊断技术等多个方面进行系统集成和优化，实现长寿命储能电池系统的整体性能最优。
5. 降低成本：通过优化电池材料和结构设计、实现智能化制造等方式，降低储能电池系统的制造成本，提高市场竞争力。
6. 实现绿色环保：在电池制造和使用过程中，应考虑环保和可持续性，减少对环境的影响。

需求解析

解析单位：黑龙江省哈尔滨新区 解析时间：2023-10-26

周锋

哈尔滨工程大学

教授

综合评价

研究意义：长寿命储能电池系统在能源储存和利用、电力系统的稳定运行、可再生能源的利用等方面具有重要应用价值。对长寿命储能电池系统的构筑与健康诊断技术进行研究，有助于提高电池系统的寿命和运行稳定性，促进能源的可持续发展。 技术挑战：长寿命储能电池系统的构筑与健康诊断涉及多个技术领域，包括电池材料、电池设计、电池制造工艺、电池管理系统等。这些领域的技术问题需要深入研究并解决，以实现长寿命储能电池系统的可持续发展。

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解析单位：“科创中国”黑龙江科技服务团（黑龙江省科学技术协会） 解析时间：2023-10-24

刘晓兰

齐齐哈尔大学

博士生导师

综合评价

技术经济性：分析长寿命储能电池系统和健康诊断技术的经济性，包括制造成本、运行成本、维护成本等方面进行评价。同时，也需要考虑其生命周期成本和投资回报率等因素，以评估其经济可持续性。 技术可持续性：评估长寿命储能电池系统和健康诊断技术的可持续性，包括电池材料的可回收利用性、能源消耗和环境影响等方面进行评价。同时，也需要考虑其与绿色能源的兼容性和对未来能源结构的适应性等因素。 技术标准规范：评估长寿命储能电池系统和健康诊断技术的标准规范完备程度，包括相关国家和行业标准的制定情况、标准化组织的支持和参与情况等方面进行评价。同时，也需要考虑其与国际标准的兼容性和我国在相关领域的国际竞争力等因素。

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