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基本信息

項(xiàng)目名稱：
國(guó)家登月工程月球車動(dòng)力能源的設(shè)計(jì)與制備
小類：
能源化工
簡(jiǎn)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(fù)極片、隔膜組裝電池，經(jīng)化成活化后，得到新型鐵鋰動(dòng)力電池。
詳細(xì)介紹：
本課題組突破傳統(tǒng)鋰二次電池充放電機(jī)理，開(kāi)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(dòng)力電池。FeF3/V2O5與LiMn2O4組合作為正極活性物質(zhì)，為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，制備的新型鐵鋰電池具有很高的比容量、長(zhǎng)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(shí)正、負(fù)極耳的扭轉(zhuǎn)，增大了電池設(shè)計(jì)空間，降低了現(xiàn)有技術(shù)因正、負(fù)極耳的扭轉(zhuǎn)導(dǎo)致刺破隔膜時(shí)造成的短路或壓下蓋帽時(shí)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(guò)了 “北方汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)鑒定試驗(yàn)所863動(dòng)力電池測(cè)試基地”的性能檢測(cè)。由于技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，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(guó)家無(wú)人登月車項(xiàng)目的首選電池，用于月球車的登月模擬實(shí)驗(yàn)，整體性能達(dá)到要求，未來(lái)有望在登月計(jì)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(duì)目前國(guó)內(nèi)鋰離子動(dòng)力電池的現(xiàn)狀，開(kāi)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(dòng)力電池。以滿足各方面對(duì)動(dòng)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(fù)極片、隔膜組裝電池，經(jīng)化成活化后，得到新型鐵鋰動(dòng)力電池。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

一、本項(xiàng)目開(kāi)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(shí)際放電比 容量及電池的循環(huán)穩(wěn)定性，為國(guó)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(tái)偏低的問(wèn)題，并進(jìn)一步提高了材料的導(dǎo)電性。 三、本項(xiàng)目鐵鋰電池卷芯采用獨(dú)特的反繞式，解決了電池的大電流放電問(wèn)題，提高了產(chǎn)品的安全性能。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

高功率鐵鋰動(dòng)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(guó)家無(wú)人登月車項(xiàng)目的首選電池，用于月球車的登月模擬實(shí)驗(yàn)，整體性能達(dá)到要求，未來(lái)有望在登月計(jì)劃中得到應(yīng)用。此外，該產(chǎn)品已在電動(dòng)汽車中試用，預(yù)計(jì)成為未來(lái)電動(dòng)汽車的主要?jiǎng)恿﹄娫粗?；該產(chǎn)品還可能在人造衛(wèi)星、國(guó)防軍事方面得到應(yīng)用，其未來(lái)的市場(chǎng)前景十分廣闊。

學(xué)術(shù)論文摘要

無(wú)

獲獎(jiǎng)情況

1. 2009年，北京，產(chǎn)品通過(guò) CE 認(rèn)證（國(guó)際安全認(rèn)證） 2. 2009年，北京，產(chǎn)品通過(guò)了北方汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)鑒定試驗(yàn)所 863 動(dòng)力電池測(cè)試中心檢測(cè)

鑒定結(jié)果

1. 2009年，北京，產(chǎn)品通過(guò) CE 認(rèn)證（國(guó)際安全認(rèn)證） 2. 2009年，北京，產(chǎn)品通過(guò)了北方汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)鑒定試驗(yàn)所 863 動(dòng)力電池測(cè)試中心檢測(cè)

參考文獻(xiàn)

[1] 一種新型鐵鋰電池的制備方法，申請(qǐng)?zhí)枺?00910044111.4 [2] 一種鋰二次電池氟化鐵的制備方法，專利號(hào)： 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(guó)、俄羅斯等歐美國(guó)家在上世紀(jì)五十年代就開(kāi)始了月球車和探測(cè)器的研究工作，月球車最初使用一次電池作為動(dòng)力電源，在外作業(yè)時(shí)間很短，在很大程度上限制了它的發(fā)展。從九十年代開(kāi)始，月球車動(dòng)力電源進(jìn)入二次電池時(shí)代，能作為動(dòng)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(duì)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(diǎn)的存在使鎳氫電池只能是過(guò)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(wú)環(huán)境污染等優(yōu)異的性能倍受青睞,被稱為21世紀(jì)的綠色能源和主導(dǎo)電源，具有廣泛的民用和國(guó)防應(yīng)用前景，是目前月球車研究中應(yīng)用最普遍的動(dòng)力電源。 目前，鋰離子動(dòng)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(diǎn)，但缺點(diǎn)是成本受鈷金屬價(jià)格波動(dòng)影響較大，不宜大規(guī)模推廣。錳酸鋰具有原料豐富，價(jià)格低廉，污染小，安全性能好，能夠承受大電流放電的優(yōu)點(diǎn)，是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ膭?dòng)力電池正極材料，但是錳酸鋰較低的比能量、較短的循環(huán)壽命和充放電時(shí)容量衰減過(guò)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(shì)，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(wèn)題，制約了它的發(fā)展。 本課題針對(duì)國(guó)內(nèi)外鋰離子動(dòng)力電池研發(fā)的現(xiàn)狀，突破傳統(tǒng)鋰二次電池充放電機(jī)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(kāi)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(zhǎng)的新型鐵鋰動(dòng)力電池。該新型動(dòng)力電池通過(guò)與太陽(yáng)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(shí)間，特別是在月球表面特殊嚴(yán)酷的自然環(huán)境下，更能顯示鋰離子動(dòng)力電池的優(yōu)異特性，該產(chǎn)品非常有望在未來(lái)登月計(jì)劃中得到應(yīng)用。此外，該產(chǎn)品適合大規(guī)模生產(chǎn)，在國(guó)防和民用領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。
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