基本信息
- 項目名稱：
- 國家登月工程月球車動力能源的設(shè)計與制備
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 以金屬氟化物摻雜金屬氧化物制備正極材料，并與錳酸鋰球磨制得正極活性物質(zhì)，再按照正常正極生產(chǎn)工藝，制得所需正極片，并與負極片、隔膜組裝電池，經(jīng)化成活化后，得到新型鐵鋰動力電池。
- 詳細介紹：
- 本課題組突破傳統(tǒng)鋰二次電池充放電機理，開發(fā)出FeF3/V2O5混合導(dǎo)電化合物新型正極材料，并將其與LiMn2O4混合作正極活性物質(zhì)，制備高安全性、高容量新型鐵鋰動力電池。FeF3/V2O5與LiMn2O4組合作為正極活性物質(zhì)，為國內(nèi)首創(chuàng)，制備的新型鐵鋰電池具有很高的比容量、長的循環(huán)壽命、好的安全性能；在卷繞方式上，打破傳統(tǒng)的正繞式卷繞方法，采用反繞式卷繞法，避免了焊接蓋板時正、負極耳的扭轉(zhuǎn)，增大了電池設(shè)計空間，降低了現(xiàn)有技術(shù)因正、負極耳的扭轉(zhuǎn)導(dǎo)致刺破隔膜時造成的短路或壓下蓋帽時極耳與不同極性極片直接接觸造成短路發(fā)生的可能性，大大提高了電池大電流放電性能和安全性能。 該產(chǎn)品通過了 “北方汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗鑒定試驗所863動力電池測試基地”的性能檢測。由于技術(shù)先進、性能優(yōu)越等優(yōu)點，生產(chǎn)的24V、45Ah電池組在航空航天領(lǐng)域得到應(yīng)用，該電池組作為某公司承擔(dān)的國家無人登月車項目的首選電池，用于月球車的登月模擬實驗，整體性能達到要求，未來有望在登月計劃中得到應(yīng)用，前景廣闊。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：針對目前國內(nèi)鋰離子動力電池的現(xiàn)狀，開發(fā)出FeF3/V2O5混合導(dǎo)電化合物，并將其與LiMn2O4混合作正極活性物質(zhì)，制備高安全性、高容量新型鐵鋰動力電池。以滿足各方面對動力電源的要求。 基本思路：以金屬氟化物摻雜金屬氧化物制備正極材料，并與錳酸鋰球磨制得正極活性物質(zhì)，再按照正常正極生產(chǎn)工藝，制得所需正極片，并與負極片、隔膜組裝電池，經(jīng)化成活化后，得到新型鐵鋰動力電池。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 一、本項目開發(fā)出了FeF3/V2O5混合導(dǎo)電復(fù)合物作為正極材料，增加了材料的實際放電比 容量及電池的循環(huán)穩(wěn)定性，為國內(nèi)首創(chuàng)。 二、將FeF3/V2O5混合導(dǎo)電化合物與LiMn2O4組合為正極活性物質(zhì)，解決了復(fù)合材料放電平臺偏低的問題，并進一步提高了材料的導(dǎo)電性。 三、本項目鐵鋰電池卷芯采用獨特的反繞式，解決了電池的大電流放電問題，提高了產(chǎn)品的安全性能。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 高功率鐵鋰動力電池由于性能優(yōu)越, 生產(chǎn)的24V、45Ah電池組在航空航天領(lǐng)域得到應(yīng)用，該電池組作為某公司承擔(dān)的國家無人登月車項目的首選電池，用于月球車的登月模擬實驗，整體性能達到要求，未來有望在登月計劃中得到應(yīng)用。此外，該產(chǎn)品已在電動汽車中試用，預(yù)計成為未來電動汽車的主要動力電源之一；該產(chǎn)品還可能在人造衛(wèi)星、國防軍事方面得到應(yīng)用，其未來的市場前景十分廣闊。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 無
獲獎情況
- 1. 2009年，北京，產(chǎn)品通過 CE 認證（國際安全認證） 2. 2009年，北京，產(chǎn)品通過了北方汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗鑒定試驗所 863 動力電池測試中心檢測
鑒定結(jié)果
- 1. 2009年，北京，產(chǎn)品通過 CE 認證（國際安全認證） 2. 2009年，北京，產(chǎn)品通過了北方汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗鑒定試驗所 863 動力電池測試中心檢測
參考文獻
- [1] 一種新型鐵鋰電池的制備方法，申請?zhí)枺?00910044111.4 [2] 一種鋰二次電池氟化鐵的制備方法，專利號： ZL200710192681.6 [3] Structure and electrochemical performance of FeF3/V2O5 composite cathode material for lithium-ion battery，Journal of Alloys and Compounds，486(1-2): 93-96
同類課題研究水平概述
- 美國、俄羅斯等歐美國家在上世紀五十年代就開始了月球車和探測器的研究工作，月球車最初使用一次電池作為動力電源，在外作業(yè)時間很短，在很大程度上限制了它的發(fā)展。從九十年代開始，月球車動力電源進入二次電池時代，能作為動力電源的二次電池主要是鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池。鉛酸電池由于比能量、比功率和能量密度都很低，而且鉛對環(huán)境有污染而逐漸被淘汰；鎳氫電池技術(shù)最成熟，但它存在記憶效應(yīng)，自放電率高、比能量較小，這些缺點的存在使鎳氫電池只能是過渡產(chǎn)品；鋰離子電池以其高容量、高電壓、高循環(huán)穩(wěn)定性、高能量密度、無環(huán)境污染等優(yōu)異的性能倍受青睞,被稱為21世紀的綠色能源和主導(dǎo)電源，具有廣泛的民用和國防應(yīng)用前景，是目前月球車研究中應(yīng)用最普遍的動力電源。 目前，鋰離子動力電池的路線主要包括鎳鈷錳三元材料、錳酸鋰和磷酸鐵鋰技術(shù)。三元材料融合了鈷酸鋰和錳酸鋰技術(shù)的優(yōu)點，但缺點是成本受鈷金屬價格波動影響較大，不宜大規(guī)模推廣。錳酸鋰具有原料豐富，價格低廉，污染小，安全性能好，能夠承受大電流放電的優(yōu)點，是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ膭恿﹄姵卣龢O材料，但是錳酸鋰較低的比能量、較短的循環(huán)壽命和充放電時容量衰減過快是其最大的缺陷。磷酸鐵鋰具有綠色環(huán)保、安全性能好、倍率性能優(yōu)異等優(yōu)勢，但是其低體積比能量、低導(dǎo)電率低電容、低溫性能差、電池組一致性差等問題，制約了它的發(fā)展。 本課題針對國內(nèi)外鋰離子動力電池研發(fā)的現(xiàn)狀，突破傳統(tǒng)鋰二次電池充放電機理，發(fā)展具有更高比能量密度的新型正極材料-摻雜金屬氟化物，開發(fā)出一種新型正極材料，即FeF3/V2O5混合導(dǎo)電化合物，并將其與錳酸鋰混合作正極活性物質(zhì)，制備能量密度高、安全性能好、循環(huán)壽命長的新型鐵鋰動力電池。該新型動力電池通過與太陽能電池聯(lián)用，可以保持“月球車”在外連續(xù)工作數(shù)周，極大提高了宇航員在外作業(yè)時間，特別是在月球表面特殊嚴酷的自然環(huán)境下，更能顯示鋰離子動力電池的優(yōu)異特性，該產(chǎn)品非常有望在未來登月計劃中得到應(yīng)用。此外，該產(chǎn)品適合大規(guī)模生產(chǎn)，在國防和民用領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。
