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中國“超級電容器”相關技術研究獲突破 [2016/11/6]

在“十二五”863計劃先進能源技術領域“高性能化學儲能電池及示範電站關鍵技術研究”主題項目支持下,“高比能、低成本的新型超級液位計液位變送器、電容器關鍵技術研究”、“長壽命錳酸锂系儲能電池關鍵技術及示範”等課題均取得了重大進展,近期通過了技術驗收。


  據科技部官方微博“銳科技”,在“新型超級電容式液位計電容式液位變送器、電容器”方面,突破了高能量密度高功率密度長壽命超級電容器的制備技術瓶頸,研制了多孔石墨烯、高耐壓電解質鹽和電解液、纖維素隔膜等材料,開發了幹法制備電極片中試技術,突破了(3.0V/12000F)超級電容器産業化的核心技術,産品已在機械能回收、超級電容器軌道車輛方面在國内外獲得應用。目前國内在超級電容器方面從材料、器件到系統集成已形成核心技術體系,改變了超級電容器在十一五期間由國外産品壟斷的局面。


  在“長壽命錳酸锂系儲能電池”方面,開展了層狀錳酸锂、表面包覆單晶錳酸锂、鋁钴共摻雜錳酸锂正極材料、瀝青和樹脂衍生的硬碳負極材料、功能電解液的研究,以及單體電池、模塊和儲能系統的研究,掌握了長壽命低成本锂離子儲能系統的産業化關鍵技術,單體壽命已經超過3000次,最高達到6000次。在國際上完首次成了2套50kW/100kWh級層狀錳酸锂/硬碳锂離子電池儲能系統的開發并示範運行;同時開發了20kWh家用太陽能發電儲能系統,3kWh備用應急電源等應用示範。


  在“全固态锂離子儲能電池”方面,成功開發出高電導率的Li2S-P2S5二元系和Li2S-GeS2-P2S5三元系固體電解質,掌握了Li2S-P2S5體系玻璃陶瓷固體電解質材料的制備方法,非晶前驅體的制備方法取得較大突破,實現了高效率的穩定制備。目前已經實現硫化物固态電解質的公斤級制備能力。研制了具有核殼結構和組分梯度的高鎳組分層狀正極材料。采用上述二元系硫化物固體電解質和正極,研制了容量為4.0Ah和8.0Ah的固态锂電池,室溫循環次數達到了500次,優化了大型全固态軟包電池的組裝工藝,推進了全固态锂離子電池的産業化進程。

  在“新型锂硫化學儲能電池”方面,開發了高能量密度锂硫電池制備技術,研制的35Ah锂硫電池比能量達到566Wh/kg(25℃測試),達到了世界領先水平。初步開發了1kWh锂硫電池組和12kWh大容量锂硫電池組,實現了其與太陽能電池耦合發電示範。采用單質硫的大容量锂硫電池及電池組的技術産品具備用作長航時無人機機載能源系統等領域的潛力,推廣應用前景廣闊。

  此外,在“低成本钛酸锂系儲能锂離子電池”方面,打通了低成本材料量産、長壽命高一緻性電池及模塊、電站示範及推廣全産業鍊,搭建了基于钛酸锂系負極材料的移動式儲能示範裝置,進行了0.5MWh/1MW钛酸锂電池儲能電站的光儲應用示範,為钛酸锂系儲能的應用奠定了基礎。


  本項目的實施,在一定程度上滿足了可再生能源和智能電網的大規模儲能需求,促進了風能、太陽能的有序開發與資源合理配置,提高了間歇性新能源的并網技術水平,為我國儲能電池材料-電池-集成-示範産業鍊提供了較為完整的技術支撐體系,為今後該産業的可持續發展構建了具有國際競争力的産業化平台,促進了中國儲能行業的發展,增強了中國能源可持續發展的戰略地位,市場前景廣闊。