“高能蓄电池用纳米胶体电解液的技术研究”项目科技成果评价会

2015-10-19

图片1.png      20151018日,中政国研信息服务中心受XXXXXX新材料有限公司委托对该公司自主研发的“高能蓄电池用纳米胶体电解液的技术研究”技术项目组织科技成果鉴定。

按照该项目应用领域、产业化推广和行业奖项申报角度出发,中心邀请中国高科技产业化研究会为该项目成果鉴定牵头单位,并邀请了北京航空航天大学教授张世超、中国电池工业协会高工王敬忠科技部火炬中心研究员 李临西中国化工学会新材料委员会教授 孙家跃北京科技大学教授曲选辉北京大学教授陈继涛北京理工大学教授吴伯荣等七位国内知名专家参与评审。

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XXXXXX新材料有限公司项目总负责人李翔博士向专家们阐述了立项课题背景。科技的发展、人类生活质量的提高,石油资源面临危机、地球生态环境日益恶化,形成了新型二次电池及相关材料领域的科技和产业快速发展的双重社会背景。市场的迫切需求,使新型二次电池应运而生。新型二次电池中铅酸蓄电池是一种安全性高,电压带宽、价格低廉及高资源再生率的最佳能源产品,尤其安全性、稳定性及可再生性是目前全球电池产品不可替代的,已占有85%以上的市场份额。铅酸蓄电池作为不消耗地球资源的“绿色”新能源产业,其未来的发展前景将会是非常广阔的。

我国铅酸蓄电池产能为2.8亿千伏安时,超过全球总量的三分之二。铅酸蓄电池应用于电动自行车、汽车启动电池、储能、通讯基站、高铁机车等多个领域,为满足需求,全行业近几年产量以20%的速度增速。从当前看,汽车、飞机、轮船、摩托车及电动自行车;各类型电钻、电台、通信交换台、银行、公共场所、军事领域等都在广泛应用着铅酸电池。

铅酸蓄电池是当前技术最成熟的电池,但它存在着能量密度和功率密度低下、适用环境温度受限等问题,特别是十二五规划明确指出的新一代核能、太阳能热利用和光伏光热发电、风电技术装备、智能电网和插电式混合动力汽车、纯电动汽车产业的发展,对其配套使用的铅蓄电池产品质量和使用条件提出了更高、更苛刻的要求。发展新能源蓄电池,通过加强科学管理,大力提升其技术含量,对现有铅酸蓄电池进行技术改进,开发新能源胶体蓄电池是目前的蓄电池研究的一个发展总趋势。

在国内大部分厂家都开始使用纳米氧化硅产品,生产亚胶体蓄电池和少量全胶体电池,其纳米原材料全部依赖德国、瑞士、日本等国外进口,虽然产品质量有一定的提高,但由于国内外蓄电池企业电池组装差异,应用效果还达不到理想要求,还需要不断研究。目前市场上新能源蓄电池所常用的凝胶剂主要有气相二氧化硅、硅溶胶两种类型。采用气相二氧化硅制备胶体电解液的工艺较为复杂,对设备的要求较高:首先,需要通过负压将粉体二氧化硅吸入硫酸或者纯水中,存在粉尘污染工作环境和职业病的问题;需要配备大功率高剪切力的设备,具有3000-4000rpm的高转速;要获得较好的凝胶效果,需要较高的二氧化硅含量。配制的胶体电解液粘度高、流动性差,不能充满电池内空间,胶体电解液中氧化硅集聚现象严重;胶体灌注时,受隔板的强制过滤,胶体与电解液分离严重,胶体主要集聚在集群上部和侧边,仅有微量进入集群内部;因此产生电解液凝胶不完善、分层、充电水化、氢氧复合效率差、热失控等一系列问题。硅溶胶配制简便,克服了气相二氧化硅粉尘,同时也具有很大的缺陷。硅溶胶稳定性差,易产生破乳现象;电池保持电解质的能力不够,在不同的力学和环境条件下凝胶后易出现水化现象,成胶状态不理想,胶体的使用量高;胶体的凝胶时间和凝胶强度不容易控制,加注时也存在渗透性差的问题。

尤其是我国对铅酸蓄电池环保整治政策出台后,2015年年底外化成铅锑镉铅酸蓄电池将全面禁止生产,铅钙内化成蓄电池将全面替代。铅钙内化成蓄电池加胶后产品性能有所提高,但还远不如外化成蓄电池,循环寿命短,退货率居高不下。究其原因主要为技术不够成熟稳定,在胶体技术方面,也存在一定的问题,常规胶体电解液难加注,易受隔板的强制过滤,胶体与电解液分离严重,加量高时会造成极板化成不透,电池性能差;加胶量低,又达不到胶体电池应有的效果。

项目开发符合新材料产业“十二五”发展规划提出的大力发展新能源、新材料、新能源汽车等战略性新兴产业的政策方向,亦符合蓄电池产业发展趋势。

项目产品在合理掌握纳米氧化硅分散技术、纳米表面改性及制胶工艺、配方、加胶方式、加胶装备等关键性技术领域,均已获得突破,全面达到国际先进水平。同时新能源蓄电池专用纳米胶体电解液其成本为国外同类产品的60%,具有很强的市场竞争优势,该产品可完全替代进口。(专利号:201410130665.4


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委会听取了项目完成单位的技术总结报告,审查了相关资料进,经质询和讨论形成意见如下:

1.提供的技术资料齐备完整,符合科技成果评价要求。

2.该成果采用自主研发粒径≤10nm、比表面积≥1100㎡/g的纳米氧化硅,辅以各种添加剂及高速分散等手段,将纳米氧化硅分散为水状透明液,并开发了系列单分散技术工艺,具有创新性。

3.该成果配制的高能蓄电池用纳米胶体电解液,其纳米氧化硅含量低至0.4%-0.8%时形成稳定的胶体结构,用量仅为进口纳米氧化硅产品的1/3-1/5,所制高能蓄电池的主要性能指标优于国内外同类产品,其成本仅为国外同类产品的60%,可完全替代进口产品,具有良好的经济和社会效益。

4.该成果开发了一种全新的水状胶体电解液灌注技术与工艺,自主设计制造了系列的即混即用加胶专用设备,具有新颖性。

专家审查了用户使用报告、第三方权威检测报告及相关专利等证明材料,对比国内外行业技术现状,最终该项目整体水平达到国际领先。

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