2017年中國動力電池科研成就大盤點

      2017年是我國新能源汽車業發展的關鍵一年，全國上下，團結一心，為實現祖國汽車制造業“彎道超車”的夢想而奮進。筆者特對2017年國內車用動力電池技術成就進行了盤點，以此向為共和國新能源汽車事業發展做出階段性貢獻的科研工作者們致敬！
      新型高安全性隔膜：20－40微米厚度可調的鋰電池隔膜
      在新型高安全性隔膜方面，2017年2月，“鋰離子動力電池用新型高安全性隔膜研究及應用示范”項目通過國家科技部驗收。該項目利用可控紫外交聯聚芳醚酮，實現制備20－40微米厚度可調的鋰電池隔膜，已建成年產30噸可控紫外交聯聚芳醚酮鋰離子動力電池隔膜原材生產線和年產100萬平方米可控紫外交聯聚芳醚酮鋰離子動力電池隔膜生產線。
      高鎳正極材料：高鎳系材料首次放電容量提高至≥206mAh／g
      在高鎳正極材料方面，依托國家重點專項“高比能量動力鋰離子電池開發與產業化技術攻關”在高鎳正極材料上取得突破性進展，解決了高鎳系材料放電比容量低、首效低的技術難題。
      通過與前驅體控制結晶合成技術、富氧氣氛二次固相合成技術和配方調整、包覆技術等關鍵技術結合，已成功提高Ni2＋氧化成Ni3＋氧化程度，減少材料表面與電解液接觸，降低材料表面殘余Li量，在不提高Ni含量的前提下，將高鎳系材料首次放電容量提高至≥206mAh／g，首效≥90％，振實密度≥2．1g／cm3，磁性雜質含量≤40ppb，pH≤11．7。目前該項目已經建成20噸／月中試生產線。
      高比能量動力電池：300Wh／kg的動力電池技術取得突破
      2017年我國高比能量動力電池技術取得重大突破。其中由天津力神電池股份有限公司牽頭承擔的國家重點專項“高比能量密度鋰離子動力電池開發與產業化技術攻關”取得階段性進展。
      2017年4月，國家科技部網站透露，該項目研究團隊開發完成了單體能量密度達260Wh／kg的動力電池，相比目前電動汽車普遍使用的動力電池能量密度提升了30％。通過對新型高鎳正極材料、硅碳復合負極材料以及新型電解液等高比能量電池關鍵技術進行深入研究和攻關，團隊成功開發完成單體能量密度達260Wh／kg的單體電芯，在350次充放電循環后容量保持率達到83．28％；同時開發出了單體能量密度達280Wh／kg以及300Wh／kg的動力電池樣品。
      2017年5月，國家科技部網站透露，由合肥國軒高科動力能源有限公司牽頭承擔的項目“高比能量動力鋰離子電池的研發與集成應用”取得了階段性進展。項目研究團隊開發完成能量密度達281Wh／kg和302Wh／kg的電池單體樣品。團隊通過電池模型模擬分析，從材料體系匹配和電芯設計工藝角度對新型正極材料、硅基負極材料以及高安全電解液等開展了深入研究和技術攻關。目前，采用高鎳正極材料匹配硅基負極材料實現單體電池能量密度達281Wh／kg，1C倍率充放室溫循環350次容量保持80％；采用富鋰正極材料匹配硅基負極材料實現單體電池能量密度達302Wh／kg。
      國家鋰離子動力電池工程技術研究中心通過驗收
      2017年8月，國家鋰離子動力電池工程技術研究中心通過了國家科技部驗收。
      據了解，天津力神電池股份有限公司按照國家工程技術研究中心有關建設管理要求，從新能源汽車發展的國家戰略需求出發，以促進動力電池產業的可持續發展為目標，重點圍繞鋰離子動力電池先進工藝、工程技術、新產品和應用研究開發為核心進行組織結構和硬件設施組建，先后完成了研發、測試和服務等5個平臺的建設，具備了鋰離子動力電池技術及工藝裝備的研究和工程化能力。
      此外，在工程中心建設期間，取得了一批重要成果，開發了多款鋰離子電池，能量密度達到180－207Wh／kg，循環壽命超過2000次，實現規?；a，并實現收入51．37億元，帶動了相關企業的協同創新，產生了顯著經濟效益和社會效益；形成了一支專業技術結構合理的研發團隊，承擔了國家和省部級科技計劃項目23項，獲得授權專利504件，牽頭和參與制定國際、國家和行業標準13項，獲得國家技術發明獎二等獎1項，省部級科技進步獎2項；工程中心堅持開放服務，開展了一系列技術合作交流、開發共享活動，組織了多次國內外技術交流和技術培訓，大大促進了行業的科技進步。
      燃料電池電堆：電堆功率密度2．0kW／L 鉑用量0．33g／kW
      我國車用大功率燃料電池電堆關鍵技術尚未完全突破，壽命和成本還不能滿足車用市場需求，產業化和市場化發展受到制約。
      國內重點專項研究團隊在高性能大功率燃料電池電堆項目上，基于具有自主知識產權、經過商業化應用驗證的燃料電池電堆技術，完成了I型電堆功能樣機的開發，電堆功率密度超過2．0kW／L，可以在－30℃存儲和－20℃啟動，并經過了相當于轎車工況5萬公里的耐久性考核，目前電堆耐久性和可靠性驗證仍在持續進行，該型電堆預計在2018年可實現商業化應用。
      同時，針對以更高功率密度（3．1kW／L）為目標的II電堆開發工作也取得了明顯進展，電極鉑用量已經大幅降至0．33g／kW，并且在無外增濕條件下電極功率密度超過1W／cm2，按計劃，此型電堆將在2021年實現商業化應用。
      世界首列氫燃料電池混合動力有軌電車投入運營
      2017年10月，具有自主知識產權的世界首列氫燃料電池／超級電容有軌電車投入商業運營。
      中車唐山公司在全球首次攻克了燃料電池／超級電容混合動力牽引與控制、大功率燃料電池系統集成與效率優化控制、燃料電池／超級電容混合動力能量管理、混合動力100％低地板有軌電車模塊化設計與系統集成等關鍵技術，研制的有軌電車完全取消受電弓和接觸網，填補了該領域空白，實現了“零排放”和全程“無網”運行。
      2017年10月26日，項目研制的有軌電車在唐山舉辦的中國工業旅游產業發展聯合大會上首次投入唐胥鐵路載客運營，最高運行時速70公里，一次快速加氫僅需15分鐘。這是全球范圍內氫燃料電池有軌電車首次商業運營，標志著我國在新能源軌道交通領域實現重大突破。