輪山湖材科實(shí)驗(yàn)室嘉鋰科技輪山湖材科實(shí)驗(yàn)室加鋰技術(shù)升級磷酸鐵鋰電池CIBF2024先進(jìn)電理前沿提術(shù)先進(jìn)電理前沿提術(shù)目前鋰離子電池是最主流的動(dòng)力和儲能電池目前鋰離子電池是最主流的動(dòng)力和儲能電池輪山湖材料實(shí)驗(yàn)室◆動(dòng)力電池作為能量儲存裝置，是電動(dòng)汽車的核心部件。其性能的優(yōu)劣直接影響電動(dòng)汽車的市場應(yīng)用和普通消費(fèi)者的接受度，如安全性、能量密度、功率密度、壽命以及經(jīng)濟(jì)性等。1991年日本索尼鋰離子電池產(chǎn)品發(fā)布2019年鋰離子電池諾獎(jiǎng)1980年牛津Goodenough:鈷酸鋰1972年斯坦福Whittingham:鋰嵌入TiS?1985年旭化成Yoshino:原型電池啟停功能轎車-國內(nèi)鎳氫鋰離子外鎳氫鋰離子低速車規(guī)模使用-中國JohnBM.StanleyAGoodenoughWhittinghamYoshinoforthedevelopmentoflithium-ionbatteries"THEROTALSwED?HACADEMYO?輪山湖材料實(shí)驗(yàn)室發(fā)展新型儲能首次被納入2024政府工作報(bào)告MATERIALSLABORATOR)松山湖材料實(shí)驗(yàn)室電動(dòng)汽車市場電動(dòng)汽車市場??02022年2023年2019年2030年2022年2023年2019年2030年全比動(dòng)力電池出貨量(cw)2019-2023年國內(nèi)動(dòng)力電池裝機(jī)量(GWh)及磅酸鐵鋰電池占比0n438.3%n44了2022年數(shù)據(jù)來源：EVTank、中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟磷酸鐵鋰正極材料使鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)生革命性的變化作為正極材料[1]安全性好成本低表面碳包覆是磷酸鐵鋰正極材料應(yīng)用的核心技術(shù)突破碳包覆[2][19]中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局[12]發(fā)明專專利號ZL[45]授權(quán)公告日2008年9月24日[22]申請日2001.9.21[21]申請?zhí)?1816319,X[30]優(yōu)先權(quán)[32]2000、9.26[33]CA[31][86]國際申請PCT/CA2001/0013492001.9:21[87]國際公布WO2002/027823法2002,4.4[85]進(jìn)入國家階及日期2003.3.26[73]安利權(quán)人魁北克水電公司地址加余大魁北克省共同安利權(quán)人CNRS公司政特利爾聯(lián)合公司[72]發(fā)明人M·阿爾蒙M·高鐵爾J-F·芒南N·拉韋[56]參考文獻(xiàn)WO0031812A12000,6.2RO1M4/482006.01)HO1M4/582006.01)利說明書HO1M4/622006.01)COIB25/372006.01)01816319.XCO1B33/202006.01)[74]安利代理機(jī)構(gòu)北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司M.Armandetal.,ESFallMeeting,Hawaii(1999)Abs.127,磷酸鐵鋰專利無效案●該無效案避免了每噸2500美金的高昂專利費(fèi)用全事故；3.中國在儲能電池領(lǐng)域形成了絕對優(yōu)1,284、705和425家。2012年中國為什么重點(diǎn)發(fā)展磷酸鐵鋰技術(shù)?PorspoctlveMtpAcceptadiDJaruy2023electrodes,formuchofthelastdecade,Chine盡管使用高鎳含量正極的電池能量更高，但在過去十年的大部分時(shí)間里，中國公司都青睞磷酸鐵鋰。中國最初關(guān)注磷酸鐵鋰背后的驅(qū)動(dòng)因素很復(fù)雜，不在本文的范圍內(nèi)，但這與過去十年初結(jié)束的LFP許可的法VoltaEnergyTechnologies,田松山湖材科實(shí)驗(yàn)室目前電池行業(yè)內(nèi)卷嚴(yán)重，特別是磷酸鐵鋰電池口磷酸鐵鋰電池2012年大規(guī)模應(yīng)用開始，成本從2元/Wh至今下降到0.4元/Wh,但價(jià)格最低已至~0.3元?？谛詢r(jià)比一直是中國制造的核心優(yōu)勢，而在越是熱門的產(chǎn)業(yè)尤其如此。各路人馬對儲能行業(yè)一擁而上，產(chǎn)能利用率急轉(zhuǎn)直下，產(chǎn)業(yè)鏈的集體內(nèi)卷讓電池產(chǎn)品的價(jià)格一路下跌。車用動(dòng)力電池：電力儲能電池：循環(huán)壽命由<5000次升到>10000次同時(shí)保持低成本和高安全性的優(yōu)點(diǎn)技術(shù)方案：增加電池中的活性鋰電池中鋰離子在正負(fù)極之間遷移儲能電能，隨充放電循環(huán)和儲存時(shí)間增長部分Li+失活充電/放電負(fù)極首周損失鋰示意圖加鋰技術(shù)示意圖加鋰材料鋰損失正極鋰損失正極負(fù)極2-Capacly10,5-0松山湖材料實(shí)驗(yàn)室w2加鋰材料補(bǔ)充鋰面形成固態(tài)電解質(zhì)界面SEI膜，造成不可逆活性鋰損失，進(jìn)而造成電池能量損耗。正極正極掃描全能王加鋰材料正極材料加鋰效果加鋰材料正極材料成本正極漿料正極漿料正極極片勻漿勻漿涂片裁切良好低低好加鋰材料加鋰材料勻漿勻漿負(fù)極漿料涂片裁切負(fù)極漿料涂片裁切負(fù)極極片安全性成本工藝兼容性良好較高全真空環(huán)境!金屬鋰硅負(fù)極極加鋰路線Li?SiO?@S加鋰機(jī)理嘉鋰科技RESEARCHARTICLEww.advmat.deMengyuTian,YongYan,HailongYu,LiubinBen,ZiyuSong,ZhouJin,CuanjunCen,JingZhu,MichelArmand,*HengZhang,*ZhibinZhou,andXuejieHuangsyoremYC四聞tCO77Ci●一個(gè)全新的加鋰反應(yīng)機(jī)制●加鋰劑在鐵鋰電池中的緩慢釋鉀的機(jī)理S改善SEI界面機(jī)理嘉鋰科技CALITHUMTECHNOLOGYMATERIALSLABORATOR松山湖材料實(shí)驗(yàn)室putL(Lot9/JAC3AnAnodesHengZhang,Zhi-BinZhou,a微量S在電池中參與SEI構(gòu)建，在負(fù)極表面形成含S電解質(zhì)，能夠降低電池阻抗提升倍率性能Vs.Ceb4.6V3.BVPristne0ab4.6V3.BVPristne0a嘉鋰科技CALTHUMTECHNOLOGY松山湖財(cái)料實(shí)驗(yàn)45V44V43VPnsbne45v4.3V43Yav20(degreo)f5eu.SO.SiO,uso.C4.5V4.6VCVStagoCcStoooPrstine43P4.6V4.5V43V4.4V3BV45V44V43VPnsbne45v4.3V43Yav20(degreo)f5eu.SO.SiO,uso.C4.5V4.6VCVStagoCcStoooPrstine43P4.6V4.5V43V4.4V3BV4.3VPnstine6000BareLSO.UDLR98s590souso.△G=686.39kJmd-1—2000—-2500a,d)DLR和Li?SiO?在2.0～4.6Vvs.Li/Li+電壓范圍內(nèi)的充電(Li+提取)和放電(Lit嵌入)曲線。b,e)Li?SiO?和DLR首次充電時(shí)對應(yīng)的原位XRD譜圖。c,f)Li?SiO?和DLR不同充電電壓下Si2p的非原位XPS光譜m充電過程中LiSiO?和DLR還原的能量分布圖。正極加鋰材料工藝兼容性嘉鋰科技CALT-UMTECHNOLOGY松山湖材料實(shí)驗(yàn)LFP+加鋰劑漿料加工性能初始粘度擱置20小時(shí)粘度漿料穩(wěn)定性滿足正極涂布要求aaa酉00健LFP+加鋰劑添加加鋰劑前后漿料流變和觸變特性保持穩(wěn)定CS掃描全能王Li?SiO?@S緩釋加鋰嘉鋰科技CALTHUMTECHNOLOGY松山湖材料實(shí)驗(yàn)緩釋加鋰磷酸鐵鋰/石墨電池加鋰軟包電池循環(huán)加鋰軟包電池放電中壓110%70%0循環(huán)望電池循環(huán)初期持續(xù)活化放電中壓上升，電池極化減小掃描全能王CALTHMTECHOLOGYSONGSHANLAKMATERIALSLABORATOR99.95%99.9%99.8%40%●循環(huán)3000周容量保持率95%(提升約10%),電池可滿足電力儲能12000次應(yīng)用需求磷酸鐵鋰/硅碳動(dòng)力電池加鋰嘉鋰科技CALITHUMTECHNOLOGYMATERIALSLABORATOF輪山湖材料實(shí)驗(yàn)正硅酸鋰加鋰應(yīng)用于LFP/硅碳450電池9√容量提升>10%9Voltage比容量Voltage比容量3.0-一—一——參比LFP/硅碳1周……加鋰LFP/硅碳10周25-2.0-00Capadty(mAh/g)90-860-循環(huán)壽明該有效地補(bǔ)償了不過程中的鋰損失MATERIALSLABORATO松山湖材料實(shí)驗(yàn)嘉鋰科技CALITHUMTECHNOLOGY—放電比容量一一充電比容量0.4-0.0-SpecificCapacity(mAh/g)CS掃描全能王CSLi?SiO?@S加鋰材料技術(shù)特點(diǎn)開發(fā)中的正極加鋰材料體系對比松山湖材斛實(shí)驗(yàn)加鋰材料體系富鋰鎳酸鋰鐵酸鋰加鋰容量(mAh/g)280650598否否否是是(NiO磁性氧化物)是(Fe磁性氧化物)(無機(jī)納米SiO?)差松山湖材料實(shí)驗(yàn)室嘉鋰科技CALTHUMTECHNOLOGYLi松山湖材料實(shí)驗(yàn)室嘉鋰科技CALTHUMTECHNOLOGY四個(gè)“優(yōu)勢”√動(dòng)力電池容量提升20%三個(gè)“不變”i正極加鋰劑松山湖韌料實(shí)驗(yàn)室松山湖材料實(shí)驗(yàn)室(2018年4月由物理所牽頭建設(shè))?宗旨掌握材料掌握未來定位有國際影響力的新材料研發(fā)南方基地國家物質(zhì)科學(xué)研究的重要組成部分松山湖朝料實(shí)驗(yàn)室圍繞著大科學(xué)裝置、大科研平臺設(shè)立研發(fā)型公司，是大型跨國公司常見配置，如何把握機(jī)會從個(gè)例發(fā)展到產(chǎn)業(yè)生態(tài)，關(guān)鍵是探索合適的合作機(jī)制。發(fā)揮企業(yè)創(chuàng)新主體作用，轉(zhuǎn)化科技成果，新能源企業(yè)凝聚科技創(chuàng)新氛圍，助力市場釋放產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新活力?！て髽I(yè)是第一創(chuàng)新主體；·大科學(xué)裝置是關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的關(guān)鍵；●新型研發(fā)機(jī)構(gòu)是產(chǎn)品升級轉(zhuǎn)型的助力；●創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)是產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵；田全SONGSHANLAKE松山湖材料實(shí)驗(yàn)室探索形成科技成果轉(zhuǎn)化的“松山湖模式