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技术前沿:新型储能锂电池或将问世

    在近期举办的“2016中国储能技术与应用大会”上,中国科学院电工所储能技术研究组组长陈永翀发表了“基于可回收理念的新型储能锂电池研究”主题演讲,分享了其团队关于新型储能电池的研究成果。这种新型结构的储能锂电池,不但让锂电池真正做到可回收,还降低了电池的制造成本和使用成本,具有传统锂电池所不具备的很多优点,从技术创新的角度来说,电池回收或将迎来曙光。
       无论是圆柱锂电池还是方型锂电池,从内部结构来看,所有的锂电池都是粘结电极,而粘结电极给动力锂电池的回收带来很大困扰。钴元素和锂元素回收要拆解,由于杂质太多,只能把粘结的电极全部打碎,里面碎的铝箔、铜等材料重新用冶金方式回收。陈永翀表示,这样回收不但成本高、污染大,回收过程中产生的酸、碱处理也是个问题。
       其次,这样的粘结结构还导致锂电池的动态循环寿命缩短。如果将锂电池用作静态储能,电池的循环寿命会很长,但是在运动状态中使用,使用环境会使电池寿命受到影响。此外,随着不同季节温度的变化,电池内部也会出现膨胀、收缩等现象,久之活性颗粒接触内阻升高,电池极片松动脱落,电池循环寿命会急剧下降。
       “所以动力电池的寿命和狭义的静态储能电池的寿命不一样,在实验室静态下测试很好,但在动态实际情况下使用寿命不见得会很好,这个要区别开来。”陈永翀说。
       此外,动力电池和储能电池需要串联、并联,要求电池具有较好的一致性。电池涂布厚度很薄,比如100微米,设备厂商要求精度要控制在±0.5微米,而一套普通的挤压式涂布机约300万一套,导致了大型锂电池高昂的制造成本。
       针对传统锂电池回收的上述问题,陈永翀带领的科研团队正在研发一种新型储能锂电池,他们从锂电池的内部结构入手,把锂电池内部粘结改为加热状态,则上述问题迎刃而解。
       这种新型储能锂电池的浆料回收、再生容易,纯度也很高,将缺少的元素补上之后,还可再用;浆料耐冲击,不存在松动脱落问题,电池动态寿命更长;浆料电极片是传统电极片厚度的5—10倍,绝对精度容易控制,电池的制造成本降低。
       据介绍,该新型储能锂电池的库存效率很高,跟现有锂电池一样可高达99%以上,它的能量效率比目前现有锂电池稍低,但大于90%,此外,该电池的循环性也非常好。“低速电动车和小型储能领域是该新型电池未来的一个应用市场。”陈永翀表示。
       陈永翀团队把电池内部粘结改为加热状态,让锂电池真正做到了可回收和可再生,且回收残值大于20%。他们不单单依靠规模化制造来降低成本,工艺结构也降低了回收成本;浆料具有耐冲击的特性,从而也提高了电池的动态寿命。这种新型储能锂电池的研究,是一种新思路,为电池回收难题带来了解决的曙光。
       据悉,该新型储能电池研发项目开始于2010年,“小试”成功,从2016年4月1日开始“中试”,目前已经授权19项发明专利,并在进一步研发当中。

来源:中国能源报