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做好汽車動力電池的“前驅(qū)”“后盾”
日期:2022-07-05   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:simaran_sxj 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
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編者按

為發(fā)揮科技創(chuàng)新對長沙產(chǎn)業(yè)技術(shù)的支撐引領(lǐng)作用,2020年,市科技局、市財政局聯(lián)合印發(fā)《長沙市技術(shù)創(chuàng)新中心認(rèn)定和管理辦法》,擬用3至5年時間在本市經(jīng)濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略性重大關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域布局100家左右技術(shù)創(chuàng)新中心,目前已立項建設(shè)51家。作為以產(chǎn)業(yè)先進技術(shù)和關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用為核心的科技創(chuàng)新研發(fā)平臺,各個技術(shù)創(chuàng)新中心取得了哪些進展和突破?

從市中心驅(qū)車前往位于望城經(jīng)開區(qū)銅官工業(yè)園的長沙市先進鋰電材料技術(shù)創(chuàng)新中心(以下簡稱“技術(shù)創(chuàng)新中心”),一路青山綠水、風(fēng)光無限。與這一美麗畫卷相映襯,技術(shù)創(chuàng)新中心立項建設(shè)兩年來,專注于攻克電池材料關(guān)鍵核心技術(shù),為可持續(xù)發(fā)展提供優(yōu)質(zhì)新能源材料,助力碳達(dá)峰碳中和。

技術(shù)創(chuàng)新中心依托金馳能源材料有限公司建設(shè)。作為世界500強企業(yè)中國五礦集團有限公司直管企業(yè)湖南長遠(yuǎn)鋰科股份有限公司的全資子公司,金馳能源掌握先進的前驅(qū)體合成、正極材料制備、廢舊電池回收等技術(shù),產(chǎn)品代表了高性能鋰離子電池正極材料的發(fā)展方向。

研發(fā)材料用于汽車動力電池,多項技術(shù)填補空白

“鋰離子電池通俗點講就是‘搖椅電池’,鋰離子在正負(fù)極之間來回不停跑動,實現(xiàn)能量的儲存與釋放。”金馳能源總工程師、技術(shù)研究院副院長、技術(shù)創(chuàng)新中心主任張海艷向記者介紹。

從新能源汽車到電子產(chǎn)品,鋰離子電池已滲透到市民生活的方方面面。尤其是在新能源汽車動力電池領(lǐng)域,鋰離子電池已成為主流。張海艷和團隊所從事的工作,就是研發(fā)制備高性能的鋰離子電池正極材料。與同行不同,他們從更前端的前驅(qū)體入手。

正極材料占到鋰離子電池成本的30%至40%,其性能直接影響電池的能量密度、安全性、使用壽命等關(guān)鍵指標(biāo),而能量密度直接決定了汽車能跑多遠(yuǎn)。作為正極材料不可或缺的部分,前驅(qū)體的性能又決定了正極材料的性能,并最終決定動力電池的續(xù)航里程和穩(wěn)定性。

多年專注于前驅(qū)體領(lǐng)域研究,張海艷和團隊研發(fā)了國內(nèi)首屈一指的濕法沉淀技術(shù),產(chǎn)品受到日本等多個國家的客戶認(rèn)可。近年來形成的系列關(guān)鍵技術(shù),使得高容量和高穩(wěn)定性得到有機結(jié)合,使后續(xù)合成的正極材料結(jié)構(gòu)一致性和循環(huán)壽命得到提高,填補了國內(nèi)鋰電行業(yè)空白。

目前,技術(shù)創(chuàng)新中心研發(fā)的材料廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)車企和汽車新勢力品牌的動力電池上,主流產(chǎn)品續(xù)航里程為500公里到700公里,更前端的技術(shù)可以實現(xiàn)續(xù)航里程900公里到1000公里,正在試用階段。

“鋰離子電池材料更新迭代比較快,在注重能量密度之外,還需綜合考慮安全、循環(huán)壽命和成本等因素,并不是單純追求續(xù)航里程越遠(yuǎn)就越好。”張海艷說。

創(chuàng)新技術(shù)實現(xiàn)廢舊電池自動拆解,推進可持續(xù)發(fā)展

工信部賽迪研究院發(fā)布的《2021中國鋰電產(chǎn)業(yè)發(fā)展指數(shù)白皮書》顯示,我國已連續(xù)5年成為全球最大的鋰電池消費市場。根據(jù)動力鋰電池5-8年的使用壽命推測,我國第一波鋰電池退役潮即將來臨。動力鋰電池退役后何去何從?如果不加以回收利用,不僅會造成本來就稀缺的金屬資源浪費,更會對環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的影響。

金馳能源提前布局,依托技術(shù)創(chuàng)新中心專門成立了廢舊電池回收課題組。廢舊電池回收,電池的拆解最難,也是打通全產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵。

技術(shù)創(chuàng)新中心研發(fā)的廢舊動力電池回收技術(shù),解決了廢舊動力電池放電拆解過程污染嚴(yán)重、耗時長、安全風(fēng)險大、效率低的問題。與現(xiàn)有技術(shù)相比,可縮短處理工序6-8道。

“創(chuàng)新之處在于,我們從拆解電池包開始都是自動化的,并打造了一條年處理5000噸廢舊動力電池的自動化生產(chǎn)示范線,還規(guī)劃了一條年處理5萬噸廢舊電池的產(chǎn)線。”張海艷介紹,團隊技術(shù)已實現(xiàn)鎳、鈷、錳的回收率98%,鋰的回收率90%,石墨等負(fù)極材料無害化處理。團隊還在持續(xù)攻關(guān),要實現(xiàn)廢舊電池成分高效回收利用。

這些技術(shù)也獲得了國家認(rèn)可。去年底,第三批符合規(guī)范的新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用企業(yè)白名單公布,金馳能源成功入列。

“我們先做前驅(qū)體,再摻部分鋰元素等燒結(jié)成正極材料,正極材料提供給電池廠做成電池后裝到車上使用。電池不能再用了,我們再回收,將里面的鎳、鈷、錳、鋰等成分回收,再做成前驅(qū)體,已經(jīng)形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)。”張海艷說。

承擔(dān)多項省市級科技項目,獲授權(quán)專利77項

走進技術(shù)創(chuàng)新中心的實驗大樓,技術(shù)人員正在材料檢測的各個環(huán)節(jié)忙碌。分析檢測工程師孫高負(fù)責(zé)原材料、生產(chǎn)過程品、成品等相關(guān)的物理和化學(xué)參數(shù)檢測。“每一個操作步驟都要符合規(guī)范,同時保持高度的敏感,對任何異常結(jié)果都要反復(fù)復(fù)核確認(rèn)。”他告訴記者。

“正極材料的各種成分比例是多少、純凈度如何、有沒有雜質(zhì),在這里一測就出來了,不同成分之間的比例,最終決定了汽車的續(xù)航里程。”張海艷補充說。


技術(shù)創(chuàng)新中心有著一支40多人的科研團隊,平均年齡35歲,碩士研究生以上學(xué)歷占86%,承擔(dān)及參與省重點研發(fā)計劃、省重大科技攻關(guān)等項目十余項,獲授權(quán)專利77項。

“我們除了繼續(xù)保持三元正極材料產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)勢外,還在高容量富鋰錳基材料、全固態(tài)電池、鈉離子電池、鋰硫電池等前沿性材料和體系方面進行了布局。”張海艷說,考慮資源的可持續(xù)化利用,團隊還將深入研究廢舊動力電池回收技術(shù),促進新能源材料綠色低碳發(fā)展。未來的目標(biāo)是籌建國家級的技術(shù)創(chuàng)新中心。

科技創(chuàng)新助推產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。技術(shù)創(chuàng)新中心形成了先進的鋰電前驅(qū)體及正極材料的結(jié)晶、摻雜及表面包覆的核心技術(shù),開發(fā)的產(chǎn)品給公司創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益,產(chǎn)值連年攀升,助推長沙22條產(chǎn)業(yè)鏈之一的先進儲能材料產(chǎn)業(yè)加快邁入全國前列。去年,全市先進儲能材料產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)總產(chǎn)值約700億元,今年有望突破1000億元。

“走進長沙市技術(shù)創(chuàng)新中心”系列報道之一 

原標(biāo)題:做好汽車動力電池的“前驅(qū)”“后盾”
 
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來源:長沙晚報
 
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