成果名称：	800Wh/L锂离子电池关键技术研发
登记日期：	2024-05-27
完成单位：	珠海冠宇电池股份有限公司
完成人员：	余正发,侯亚男,赵伟,彭冲,李涛,于丽秋,曾长安,张文轩,钟季,郭富荣,刘春洋,张保海,李佳佳,张健,孙媛媛
研究起止日期：	2020-01-01至2021-12-31
主要应用行业：	制造业
高新技术领域：	新能源与节能
评价单位：	广州生产力促进中心有限公司
评价日期：	2024-04-29
成果简介：	1.以笔记本电脑和智能手机为代表的消费电子产品便携携带、持久待机、快速充电的发展趋势，对锂离子电池能量密度及充电速度的提升提出越来越高的要求。为提升公司在消费电子产品用锂离子电池领域核心竞争力，公司提前前布局开发更高能量密度的锂离子电池产品。 以ATL和珠海冠宇为代表的消费锂离子电池生产上上市较为成熟的锂离子电池电压体系为4.4V，这类锂离子电池产品能量密度为650~700Wh/L。为了满足各消费电池生产商对其产品待机时间更久的需求，各消费电子生产商逐步在追求具有更高能量密度的锂离子电池。随着4.45V体系锂离子电池技术发展日趋成熟，消费电池生产商逐步在使用该电压体系，将能量密度为700~750Wh/L的锂离子电池应用其产品上。可以预见的是未来一年内客户对电芯能量密度的需求将达到750~800Wh/L。要实现量产电芯能量密度达到750~800Wh/L，需要借助于4.48V更高电压钴酸这一新技术得以成功应用。本项目得以成功开发将对我司未来1~2年产品更新迭代具有重要意义。首先，当前消费类锂离子电池处于由4.45V转向4.48V过渡阶段，本项目成功得以应用于新项目中，将为我司未来1~2年逐步导入4.48V高电压化学体系积累成功经验。其次，电芯能量密度达到750~800Wh/L项目得以量产，将引导消费电子生产商产品更新迭代，促使客户在新项目中使用4.48V高电压化学体系，提升我司4.48V体系电芯出货量，将为我司带来巨大的经济效益。再次，未来我司开发能量密度为800~850Wh/L的下一代高能量密度电芯需在4.48V钴酸锂的基础上进一步采用高压实石墨、掺硅负极，4.48V钴酸锂的成熟应用，将为我司未来高能量密度技术的开发打下坚实的技术基础。 2.技术原理及性能指标：锂离子电池能量密度（Energy Density）计算公式为:ED=C*V/T/W/H，其中C为电池容量、V为电池平均电压、T为电池厚度、W为电池宽度、H为电池高度。因而，提升锂离子电池能量密度有效策略包括：提升电池容量和降低电池尺寸。锂离子电池容量来源于正极中锂离子的脱出量，提升锂离子电池使用上限电压，将有效提高正极克容量（如钴酸锂使用上限电压由4.45V提升至4.48V，克容量由180mAh/g提升至184mAh/g），进而可以显著提升锂离子电池能量密度。对锂离子电池厚、宽、高来说，组成锂离子电池关键部件（正极片、负极片以及隔膜）厚度的变化引起电池厚度变化比例远大于宽度及高度变化比例，即降低锂离子电池厚度成为提升锂离子电池能量密度有效策略之一。本项目整合4.48V高电压钴酸锂、高压实石墨、4.48V高电压电解液及新型电芯结构等关键技术，构建全新一代可批量化生产的4.48V高能量密度锂离子电池，实验室样品能量密度可达到800Wh/L以上，且常温循环、45℃循环满足客户规格要求。 3.技术的创造性与先进性：（1）通过对钴酸锂前驱体及材料合成工艺进行优化，开发出全新一代的4.48V高电压钴酸锂正极材料，同时兼顾高克容量（184mAh/g）及高温循环性能；（2）通过调整石墨粒度分布，及石墨颗粒表面进行硬碳包覆，构建一种兼具高能量密度与快充石墨特性的锂离子电池石墨负极；（3）对电解液中正极添加剂、负极成膜剂及溶剂优化，开发出适用于4.48V高电压功能电解液；（4）对锂离子电池正负极片进行设计，将锂离子电池正负极耳设置于极片中间位置，降低锂离子电池内阻，提升锂离子电池大倍率充放电性能。 4.技术的成熟程度，适用范围和安全性：本项目研发成果已成功应用到联想、惠普、戴尔、华为、小米等消费电子厂商产品上，技术已完全成熟，本项目研发的锂离子电池可适用于各类消费电子产品。本项目研发的锂离子电池产品获得中国国家强制性产品认证证书，各项安全性能满足国家法律法规要求。 5.应用情况及存在的问题：消费电子产品用锂离子电池正极材料为钴酸锂，正极材料成本占电池物料总成本近50%，而钴元素为稀缺资源，一旦动力电池行业对锂电正极材料需求激增，将导致消费电池生产成本急剧增加，公司运营将面临巨大成本压力。本项目后续需持续优化改进，降低原材料成本以及不断提升产品生产良率，确保项目为公司持续创造更高利润。 6.历年获奖情况：无。