梁健:锂硫电池的产业化
发布时间:2018-05-24 10:16:00
关键词:CIBF2018

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5月24日,CIBF2018 第十三届中国国际电池技术交流会展览会在深圳会展中心开幕。梁健在技术交流会上发表主题演讲。以下是演讲正文:


今天主要是讲产业化方面的,原计划是有四里六电池的技术优势,有非常高的比能量和比流量。直接进入到第二个方面,介绍一下中科院大连化学物理研究所所做的关于锂硫方面的工作,它的锂硫技术主要包括几个方面,最重要的就是关键材料和部件。


现在大连化学物理所拥有不同的正极材料,图片展示的是其中的两种,一种是感性的多孔碳和硫的复合材料。含硫量75%的材料可以表现非常好的化学性能,表现出非常好的循环稳定性和倍率性能。


同时,我们这边还有布然的电解质,还有金属离技术。我们同时也在做聚合物固态电池的研发。锂硫电池是比较适用于低温环境,右边这个循环曲线是美国的公司制作电池的放电曲线。从这个曲线中也能看出,在零下60度,甚至是零下70度,锂硫电池也是适用这种环境的。


我们设计的一款电池左边这种,在零下20摄氏度的能量密度达到407瓦时/公斤,上边是同一款电池在常温下和零下20度环境下的比较。同时,我们这边也有适合高温的电解液技术,我们设计的一款高温电池是在70摄氏度,0.2C倍率条件下可以实现稳定放电。


同时,锂硫电池也有非常低的自放电率,这是我们做的同一批电池,做了一些测试,是放置若干时间以后,不同时间进行首次放电,进行比较。可以看出,在180天,它的自放电率基本是没有的。我们自己也做了大量的安全方面的测试,有我们自己做的,也有通过第三方进行测试的,包括挤压、针刺、短路,过充过放,包括低气压,包括后面还做过枪击,所有的项目都顺利的通过。这是我们去年做的安全方面的测试,这是一个测试报告(PPT)。


接下来为大家简单说一下我们设计的几款电池,其中有一项是在去年,我们设计了一款35安时的锂硫电池,在25度下实侧的比能量达到了609瓦时/公斤,这是以报道的,比能量最高的二次电池,同时我们也设计了一款电池组,电池组的比能量也达到了332瓦时/公斤。我们承担了国家863项目,研制了12千瓦时的锂硫电池组,这个项目一共申请了16项的国家专利,目前已授权的是有两项,我们的技术是通过了轻工业联合会的成果鉴定,鉴定结果为项目技术总体达到国际先进水平,其中能量密度达到国际领先。鉴定包括,我们获得的第十八届中国国际工业博览会的创新奖。


接下来为大家介绍锂硫电池的产业化进展,这是我们之前做的图片(PPT),列举了国际上产业化做的比较好的三家公司,美国的Sion Power公司,英国的,中科的派思,化物所以技术方式入股,派思集团以资金入股,成立合资公司,合理推动锂硫电池的研发、生产与应用,中科派思也是中国科学研先导锂硫电池产业化基地,这个公司是2016年8月25成立的,厂址设在大连。公司发展历程,2016年7月派思集团和大连化物所进行了签约,8月份完成了公司的注册,从9月份开始就进行厂房的设计建造,生产设备的采购,安装调试。到2017年6月份第一块锂硫电池下线了,同年8月份第一批产品正式交付到客户手中。中科派思是国内首个专门做锂硫电池的,我们现在有两条自动化的生产线,一共有生产设备和动力设备是61套。现在的年产能是100万安时,主要的目标市场是以特种电池为主,高空无人机,还有信息化特种电源。现在锂硫电池最大的问题还出现在循环寿命上,如果循环寿命上去以后,我们还会积极拓展民用市场。(PPT)这是我们公司的一些展示,一些客户过来进行交流。我们的生产设备和检测设备,以及生产的产品(PPT),目前我们生产的主要是电池。


我们之前的一个分析,特别适用于高空的无人机,主要是因为这种高空无人机对重量是特别敏感的,锂硫电池最大的优势能量密度大,重量轻。无人机使用锂硫电池可以节约有效载荷约50公斤。当时做的地面测试,也是无人机项目,右边是我们的锂硫电池组,当时是实现了飞行功耗,连续运转了15个小时。这是我们自己做的几个应用(PPT),可以用在3C数码上,也可以用在小型的无人机上。


接下来简单说一下锂硫技术挑战与展望,主要是分两块。第一,电池本身的,我们觉得结构及截面稳定的复合锂的负极,之前很多专家说过锂负极的处理技术。再一个是正极的新材料,如何抑制或者是避免多流化合物的溶解流失,提高锂硫电池的寿命。再有就是电解的新结构,或者是高比能量的。我们现在制作的电池比能量是比较高,但是倍率性能,还有它的寿命表现不是特别的好。


关于锂硫电池产业化方面的,这也是我们在产业化上遇到的一些问题。如何制造高一致性的锂硫电池的生产工艺,金属离负极的电池自动化生产技术与设备研发。我们现在有很多自动化设备,但是我们在实际应用过程中可能会出现一些问题,就是因为金属离的特性导致的。锂硫电池组成组技术还有高精度的SOC/SOH算法,还有控制策略。我的报告基本上就是这些内容。谢谢大家!


提问:做的非常好,听了确实很受启发。我有一个问题,锂硫电池现在做的重量能量密度确实是很高,重量能量密度你们现在做到609瓦时/公斤,体积能量密度有多少?


梁健:这是它的短板,或者说跟传统的锂电池比是没有优势的,我们现在做到大概300-400瓦时/公斤。


提问:这么高的能量密度,常温的循环大概是什么样的状态?


梁健:刚才许教授说他们的电池是循环100次,我们的实测大概是40-100次左右。


提问:你们和sion cass ()有没有联系?他们的能量密度已经比以前提高了60%左右。


梁健:哪个基础上提高了60%。


提问:流电的密度,你和国外的研究小组有没有……


梁健:我是来自中科派思,之前是由派思集团到中科派思的,不是专业做锂硫电池技术的,所以说这方面的工作主要是化物所的陈教授在跟他们联系,这方面的信息我不是特别的清晰,回头我们可以私下再聊这个事情。


(根据速记整理,未经嘉宾审阅)

稿件来源: 电池中国网
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