1月9日,在北京召開了2008年度國家學科技術獎勵頒獎大會,中南大學冶金科學與工程學院李新海教授主持的“高能量密度、高安全性鋰離子電池及其關鍵材料制造技術”項目榮獲該年度國家科學技術進步獎二等獎。
二次電池是現(xiàn)代電子電器如移動電話、手提電腦、電動工具、電動車、國防及航空電子電器的核心部件,鋰離子電池以其高能量密度、長循環(huán)壽命、無記憶效應、環(huán)境友好等優(yōu)點,成為二次電池中的*,開發(fā)高性能鋰離子電池將極大緩解能源短缺,改善環(huán)境,對發(fā)展國民經(jīng)濟和保障國家安全具有重大意義。
日本SONY公司于1990年率先實現(xiàn)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化,此后美、日等國投入大量財力開發(fā)生產(chǎn)鋰離子電池。國外鋰離子電池及其材料制造技術只有少數(shù)工業(yè)發(fā)達國家掌握,我國一直受到嚴密的技術封鎖;進口的全自動生產(chǎn)設備對應的鋰離子電池制造工藝不能適應我國工業(yè)水平,進口原材料價格昂貴,供應緊張,并且性能參差不齊,中國鋰離子電池及其材料的產(chǎn)業(yè)化技術只能自主研制開發(fā)。
我國鋰離子電池研發(fā)起步較晚,與日本、美國差距很大。項目立項時,我國鋰離子電池及其材料研究基礎薄弱,鋰離子電池工業(yè)化剛起步,而世界范圍內鋰離子電池性能還有待提高:小型鋰離子電池的能量密度不能滿足移動電子電器日益增長的要求,鋰離子動力電池迫切需要解決高倍率放電與高安全性問題。因此,結合我國工業(yè)實際,自主研制開發(fā)鋰離子電池及其關鍵材料制造技術對推進我國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化、提升我國通訊、電子、國防等相關產(chǎn)業(yè)的國際競爭力具有重要意義。
該項目在國家863、科技支撐計劃、發(fā)改委、科技部、自然科學基金委等資助下,結合學科特點,采用電池--材料一體化的研發(fā)思路,經(jīng)過10年努力,成功開發(fā)了鋰離子電池關鍵材料及電池的核心技術和大規(guī)模制造工藝,并相繼實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化,促進了我國鋰離子電池及其材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,提升了我國在該領域的國際競爭力。項目取得了以下創(chuàng)新性成果:①提出了過渡金屬氧化物催化成球的中間相炭微球合成方法,收率提高50%以上;提出了高結晶度石墨微摻雜,并與中間相瀝青聚合熱解復合方法,開發(fā)出微摻雜的多核型核-殼結構復合炭制備技術;②發(fā)明了高穩(wěn)定性錳酸鋰制備技術,解決了錳酸鋰高溫循環(huán)性能差的難題;開發(fā)了鐵原位氧化-共沉淀法合成導電性高的球型磷酸鐵鋰技術,顯著提高了磷酸鐵鋰的加工性能與高倍率放電能力;③研制出防氣脹電解液,提出了防止軟包裝電池電化學腐蝕方法,攻克了電池氣脹、內腐蝕大的重大難題,開發(fā)出高比能量軟包裝鋰離子電池;④發(fā)明了防止動力電池鼓脹的方法,開發(fā)了阻燃電解液,解決了鋰離子動力電池安全性差的難題;⑤開發(fā)了廢棄鋰離子電池循環(huán)利用新技術,解決了傳統(tǒng)方法回收鋰離子電池有價金屬資源利用率低、能耗大、二次污染嚴重的問題。
該項目共申請發(fā)明專利30項(授權8項)、獲授權實用新型專利21項,出版專著1部,發(fā)表論文160篇。項目技術已成功應用于杉杉科技、東莞新能源等9家企業(yè),產(chǎn)品被摩托羅拉、諾基亞、索尼-愛立信、比亞迪等國內外企業(yè)大量使用。近3年來實現(xiàn)產(chǎn)值71.8億元,利稅9.2億元,創(chuàng)匯3.1億美元。
該項目不僅推動了我國鋰離子電池及其關鍵材料的產(chǎn)業(yè)化與國產(chǎn)化,帶動了下游產(chǎn)業(yè)(如電子電器、電動工具、電動車工業(yè))的發(fā)展,而且對節(jié)約能源、保護資源和環(huán)境,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟有著重大的意義。