近日，記者從中國科學院深圳先進技術研究院獲悉，該院唐永炳研究員團隊研發了一種新型鋁基複合負極材料，讓鋰電池受得了炎熱氣候，扛得住冰天雪地，充電迅速，成本降低。目前該成果已在規模化量產中得到使用。
◎刁雯蕙 本報記者 劉傳書
受電池關鍵材料的限制，目前鋰離子電池的一大局限是，在零度以下的低溫條件下無法充電，而在50℃以上的高溫條件下，安全性又不能保障。我國幅員遼闊，氣溫隨地域和季節變化大，北方地區冬季溫度可以低至-40℃以下，而南方地區夏季地表溫度高達50℃以上，冬季電動車無法啟動、智能手機自動關機，夏季電動車自燃等情況時有發生。
目前，電池的正極材料相關技術已接近“天花板”，要提升性能，負極材料尚有發展空間。為此，團隊歷時多年，研發了一種新型鋁基複合負極材料，通過與商用鋰離子電池正極材料匹配，針對不同應用場景，成功開發出了新型錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元電池等產品。運用該材料的新型鋰離子電池，最低工作溫度可以達到-70℃，最高工作溫度高達80℃，而且低溫與高溫性能可以同時兼顧。
在安全性能方面，常規鋰電池隨着不斷使用，內部會產生鋰枝晶，既影響充電能力，還可能刺穿隔膜，帶來電池短路等隱患。而團隊開發的新型鋁基複合負極材料，在低溫和過充條件下能有效緩解鋰枝晶的產生，提高了電池安全性。
在續航性能上，得益於鋁基複合負極材料較高的理論容量，該電池能量密度較傳統鋰離子電池提升了13%—25%，能做到長續航。此外，由於鋁基複合負極材料優異的導電性能，產品還表現出不俗的快充性能，20分鐘即可充滿電。
在成本方面，基於鋁基複合負極材料的性能優勢，並結合研究團隊開發的高性能電解液，低溫電池產品可以擺脫對昂貴的納米級正極材料的依賴。因為現在的低溫電池正極需要納米級的材料，成本比較高。而研究團隊研製的鋁基複合負極材料，讓正極材料不必必須是納米級的材料，在降低材料成本方面，電池成本可以降低10%—30%。
“有些場景需要電池在-40℃也能正常充放電，而有些場景則對電池在長循環方面提出了更高要求。結合實際情況，我們對產品不斷做出調整。”該團隊表示，相關產品可以應用於光伏儲能、家庭儲能、通訊基站儲能、軌道交通、國防建設、航天航空、極地科考等領域，尤其適用於高寒地區及亞熱帶地區，顯著擴大了電池的應用範圍。
目前，該項目正在進行增資擴股洽談，將進一步建成新型電池規模化生產線，快速推動新型電池產品在多個領域的應用。
新型電池規模化產線局部（左）及批量測試（右）
新型電池高低溫性能測試（左：-70℃測試，右：80℃測試）