当前关注：【科创向“黔”看】中伟股份破解锂电池技术难题

编者按：

科技创新是人类社会发展进步的强大动力。

在贵州，一批批优秀科技工作者“翻山越岭”，砥砺前行，为推动科技创新跨越式发展接续奋斗。他们的身影或在田间地头、或在实验室里，研究成果用到经济和社会发展的方方面面。

(资料图片)

3月18日是全国科技人才活动日。我们在【科创向“黔”看】栏目记录下贵州省2022年度十大科技创新成果背后的故事。

锂离子电池因其工作电压高、体积小、循环寿命长等优点，成为21世纪重点发展的理想二次能源。然而，随着锂离子电池行业的不断发展，需求不断增长，电池性能的优化升级迫在眉睫。

近年来，坐落于铜仁市大龙经济开发区的中伟新材料股份有限公司(下称中伟股份)研发的锂离子电池三元正极材料前驱体绿色制造关键技术，获贵州省2022年度十大科技创新成果。

3月27日，记者走进中伟股份铜仁产业基地的生产车间一探究竟。

中伟新材料股份有限公司一角

锂离子电池是指用锂合金的金属氧化物作为正极材料，采用石墨等作为负极材料，使用非水电解质溶液的电池。其中，正极材料是直接影响着锂离子电池性能的核心。

中伟股份铜仁产业基地常务副总经理单明向记者介绍，前驱体是生产正极材料的关键材料，通常镍、钴、锰由三种金属元素构成，被称为“三元前驱体”。“三元前驱体的结构、制备工艺影响着正极材料的性能，进一步影响电池的能量密度、倍率性能、循环寿命等核心性能参数。”

为了改善三元前驱体正极材料的性能，中伟股份与清华大学、中南大学、贵州大学等院校组成科研团队，合作研发锂离子电池三元正极材料前驱体关键技术。其中，高性能无钴材料的研发是困扰科研团队的难点之一。

研发人员正在研发去钴化产品

钴是一种价格较高的稀有元素。传统三元正极材料中含有钴元素，锂离子电池的价格居高不下，锂离子电池也难以大规模量产，走进寻常百姓生活。因此，“低钴”和“无钴”是电池正极材料开发的必然趋势。

“但是，钴元素的缺失会降低锂电池的循环、倍率等性能，这一技术瓶颈限制着无钴材料的产业化应用。”单明说：“这个过程就如同烹饪，各种配料，甚至调味料的品质和量都会影响整道菜的口味。”单明说：“难就难在，不放盐，但要做出和放了盐相同的味道。”

经过4年攻关，科研团队研发出高性能无钴单晶前驱体，并在行业内率先进入量产，最终制备的正极材料在热失控、循环性能方面与常规镍钴锰正极材料性能达到相同水平。

研发人员通过电镜图查看产品的结构及形貌特征

锂离子电池三元正极材料前驱体关键技术的另一个难点，是高容量长循环核壳结构前驱体研发。

“由于单一元素结构前驱体稳定性差，已不能完全满足正极材料要求。”单明说，目前，三元前驱体材料结构设计的改进方向主要有类单晶型结构、放射状结构、核壳结构和梯度结构等。

和其他结构相比，核壳结构的结构特性独特，可整合内外两种材料的性质，互相弥补各自的不足。“核壳结构的内核可以发挥高比能量性能，外壳可以提供结构稳定性和热稳定性。因此，我们的科研团队研发了具有高容量、长循环等特性的核壳结构前驱体。”单明解释道。

为了保证内核与外壳结合紧密且最终产品含量与预期相符，科研团队在结构和含量方面“双管齐下”，开发“晶型控制”技术，优化前驱体核与壳的合成工艺。同时，开发精准自控系统，对核与壳的进料量进行精确控制。

三元前驱体最新产品电镜图

科研团队的研发成果制造出高容量、长循环、高安全性的三元前驱体，形成了成套锂离子电池正极材料前驱体绿色制造产业化技术。

“目前，研发成果成功推广运用到了累计40余万吨三元正极材料前驱体产业化中。由该项科创技术开发生产的三元前驱体产品的出货量稳居全球第一。”单明表示，中伟股份将继续推进“技术多元化”的研发创新战略，持续加大研发投入，实现技术突破。

本网记者：熊茜雯

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