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高安全性钠镍储能电池
所在地区: 上海上海市
产业领域: 节能环保产业
项目成熟度: 量产
拟投资额: 面议

成果创新点: 1.钠镍电池中存在多个封接界面,其中绝缘陶瓷(alpha-Al2O3)与金属连接件之间的封接难度最大,通常采用热压封接技术。热压封接需要在高温((1000℃)、高压力(2000-4000N)条件下完成,对设备要求高、成本高、难以连续化作业,生产效率低。此外,传统工艺中,绝缘陶瓷与电解质陶瓷、绝缘陶瓷与金属连接件之间的封接分两步分别进行。项目团队采用组分梯度设计、金属连接件和绝缘陶瓷双玻璃微晶化的方法,突破了金属与陶瓷、陶瓷与陶瓷等部件的一体化组合技术,变两步封接为一步封接,有效降低了能耗;避免了热压工艺的使用,使生产成本显著降低,且一体化组合技术中所采用的微晶玻璃封接介质对NaAlCl4稳定,该技术也便于连续作业。这一技术获得授权专利6项。   2.负极/电解质陶瓷界面特性对钠镍电池的性能起关键作用。传统的方法是在电解质陶瓷管表面涂覆一层铅膜或碳膜,以增强金属Na的润湿特性。铅与金属Na的结合能较高,可有效改善金属Na的润湿性能,但铅与电解质陶瓷之间的结合力较弱,造成铅膜极易脱落,且铅具有毒性,带来环境污染问题,不利于产业化;碳与电解质陶瓷之间具有较好的结合性能,但碳与金属Na的结合能较小,对润湿性能的改善有限,不利于Na在陶瓷管表面的均匀铺展。项目团队利用金属Ni/Fe等与Na具有较高结合能,碳与电解质陶瓷之间具有较高结合能的特点,利用两者的优点,开发了金属/碳复合多孔膜层,既解决了膜层与电解质陶瓷结合力的问题,又利用毛细作用,通过孔结构的设计,显著增强了Na在电解质陶瓷管表面的润湿特性,使负极/电解质界面阻抗降低了一个数量级,有效提升了电池的倍率性能和循环稳定性。这一技术申请专利5项,4项已获得授权。   3.针对Ni颗粒过度长大造成正极结构破坏,电池性能衰减的问题,项目团队提出采用具有自修复功能的弹性导电层对Ni颗粒表面进行修饰,极大提高了正极的稳定性,有效抑制了活性物质颗粒的长大。这一技术得到国内外同行专家的高度评价,相关技术已申请专利1项,发表SCI论文2篇。   4.钠镍电池中Ni既是活性物质又是导电剂,其中70%的Ni起导电骨架作用,不仅增加了成本,而且极大降低了电池的实际比能量;此外,随着充电深度的增加,Ni不断被消耗,而充电产物NiCl2又是电子的不良导体,因此,正极内阻随充电深度增加而增加,影响了电池的倍率性能。项目团队首次提出用碳纳米管包覆的Ni纳米线取代Ni颗粒作为正极活性物质,在正极中构建稳定的三维导电网络,显著提升了电池的比能量和倍率性能。相关技术获得授权专利2项。

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