近日，2018年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎勵大會在北京人民大會堂圓滿落幕，在此次大會上，劉永坦、錢七虎獲2018年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎。小編注意到其中“國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎”里有兩項是關(guān)于電池技術(shù)的，分別是《高安全性、寬溫域、長壽命二次電池及關(guān)鍵材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化》和《磷酸鐵鋰動力電池制造及其應(yīng)用過程關(guān)鍵技術(shù)》。

據(jù)悉，在863計劃等國家項目支持下，以鐘發(fā)平博士為首的科研隊伍經(jīng)過十余年的自主創(chuàng)新和研發(fā)，研制出的高安全性、寬溫域、長壽命二次電池及其關(guān)鍵材料，實現(xiàn)了完全自主知識產(chǎn)權(quán)。高性能二次電池及材料的研制生產(chǎn)技術(shù)具有很高的難度，這也是《高安全性、寬溫域、長壽命二次電池及關(guān)鍵材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化》項目能獲獎的主要原因。

眾所周知，2018年最熱的動力電池當(dāng)屬三元鋰電池，那么磷酸鐵鋰動力電池何以獲得國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎?

磷酸鐵鋰正極材料是一種安全性好、循環(huán)壽命長，并且環(huán)境友好的材料，為了迎合市場發(fā)展，使磷酸鐵鋰動力電池在未來新能源汽車，特別是大型交通運輸工具及大規(guī)模儲能系統(tǒng)應(yīng)用中長期發(fā)揮作用，對磷酸鐵鋰電池進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化是非常必要的。此次獲獎的磷酸鐵鋰項目主要有以下幾個創(chuàng)新點，小編認(rèn)為這也是本次獲獎的根本原因。

1、磷酸鐵鋰材料合成與改性新工藝?

①合成高品質(zhì)磷酸鐵鋰正極材料

此項目首次提出以單質(zhì)鐵和磷酸鐵為鐵源的原子經(jīng)濟(jì)性合成反應(yīng)：

Fe+2FePO4+Li3PO4·0.5H2O=3LiFePO4+0.5H2O

并在反應(yīng)過程中添加蔗糖以及聚吡咯等碳包覆工藝獲得LiFePO4/C復(fù)合正極材料，比容量達(dá)到165mAh/g，接近理論容量170mAh/g。

②對磷酸鐵鋰進(jìn)行改性

此項目發(fā)展了從納米球形磷酸鐵鋰合成到高溫碳融合的連續(xù)化納米磷酸鐵鋰合成工藝，從而提升了磷酸鐵鋰材料倍率特性和循環(huán)穩(wěn)定性。

2、磷酸鐵鋰動力電池設(shè)計與制造過程優(yōu)化

①優(yōu)化磷酸鐵鋰電池材料體系

此項目通過發(fā)展與完善硅基負(fù)極材料提升電池的能量密度，率先引入四元溶劑體系，分別開發(fā)出阻燃型和低溫型電解液及凝膠態(tài)電解液，從而改善了電池首次庫倫效率和低溫充電特性。

②優(yōu)化電極制造過程

此項目提出多元正極活性組分混合概念，將磷酸鐵鋰與其他活性組分與碳納米管或石墨烯結(jié)合，提高電池性能容量;通過鋁箔預(yù)涂納米導(dǎo)電碳底等手段提高正極性能，減少正極片脫落，以提高電池生產(chǎn)批次一致性。

3、電池狀態(tài)預(yù)測模型及應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建

此項目基于電池反應(yīng)傳遞機理及運行特性分析，建立了電池荷電狀態(tài)(SOC)和健康狀態(tài)(SOH)和功率狀態(tài)(SOP)預(yù)測機理模型，開發(fā)了基于開路電壓(OCV)模型及其全局優(yōu)化的求解技術(shù)(模型通過美國宇航局標(biāo)準(zhǔn)電池數(shù)據(jù)庫驗證，證實模型SOC預(yù)測精度高，誤差小于1%)。將相關(guān)模型運用于電池管理系統(tǒng)開發(fā)，并提出電池模組和動力系統(tǒng)總成設(shè)計新技術(shù)，開發(fā)出用于平衡電網(wǎng)的大容量儲能系統(tǒng)。