鋰離子電池對現(xiàn)代電子設(shè)備、電動汽車和儲能系統(tǒng)至關(guān)重要,然而目前商用鋰離子電池不能苛刻溫度環(huán)境下使用,尤其在低溫環(huán)境下能量密度嚴(yán)重衰減,限制了其在電動汽車、戶外儲能、國防軍工以及深空探測等領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,要求鋰離子電池在高溫/低溫兼顧條件下能提供能量輸出,以保障裝備正常工作,目前鋰離子電池還難以達(dá)到這一要求。同時,鋰離子電池作為苛刻溫度環(huán)境服役的電源設(shè)備仍需克服較多的問題,如無法跨溫區(qū)使用、低溫?zé)o法充電、安全性能低等。
本成果攻克了復(fù)合碳負(fù)極材料、快離子輸運(yùn)特性正極材料和寬溫域高電導(dǎo)率電解液體系等關(guān)鍵材料,解決了鋰離子電池低溫容量衰減嚴(yán)重、低溫?zé)o法充電和高溫/低溫不能兼顧使用三大技術(shù)難題,突破了鋰離子電池在-60~70℃寬溫域使用技術(shù)壁壘,開發(fā)的鋰離子電池產(chǎn)品可在高原高寒、沙漠、極寒極地、深空等全疆域使用要求。
本團(tuán)隊擁有教授、副教授和研究生100余人,依托中南大學(xué)“粉末冶金國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”、“輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”及“粉末冶金國家工程研究中心”等3個國家級研究和產(chǎn)業(yè)化平臺,完成了三項技術(shù)轉(zhuǎn)化。
本項目成果整體達(dá)到國際領(lǐng)先水平,產(chǎn)品已應(yīng)用在中國兵器工業(yè)集團(tuán)、中國船舶集團(tuán)等軍工企業(yè)生產(chǎn)的特種車輛電動工具、單兵融合信息終端、加固型筆記本電腦等武器裝備上,技術(shù)成熟可靠,并從實(shí)踐中不斷升級技術(shù),使得該技術(shù)滿足未來市場需求。
2020全球鋰離子電池市場規(guī)模約為535億美元,僅全球便攜式儲能電源市場收入達(dá)到了11.42億美元。2022年全球鋰電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)647億美元。極端環(huán)境服役的鋰離子電池可填補(bǔ)寬溫域鋰離子電池的市場空白,應(yīng)用在武器裝備、戶外儲能、電動汽車、便攜式電源設(shè)備等領(lǐng)域,市場空間巨大。
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