鉅大LARGE | 點擊量：771次 | 2019年01月14日
有種動力型鋰電池，中國是制造及應用世界第一大國
當你談到電動車電池，是否想起特斯拉？事實上，有一種動力型鋰電池，世界上制造及應用的第一大國正是中國。
經過15年產學研合作，滬上科研團隊牽頭研發的磷酸鐵鋰動力電池技術不斷完善，這種動力電池已在電動大巴、電動物流車、乘用車上得到廣泛應用，以磷酸鐵鋰為動力的電動大巴還出口美國、日本、英國以及歐洲和大洋洲國家，使中國成為磷酸鐵鋰電池制造及應用頭號大國。
今天（8日）上午，上海交通大學化學化工學院馬紫峰教授團隊與比亞迪等單位合作，完成“磷酸鐵鋰動力電池制造及其應用過程關鍵技術”項目，榮獲2018年國家科技進步二等獎。
風水輪流轉，世界上第一輛機動車就是電動車
新能源汽車、太陽能、風能并網調頻儲能電站、移動通訊基站、電動物流車……在新能源產業發展浪潮中，動力電池扮演著舉足輕重的角色。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
自從普蘭特發明鉛酸電池以來，動力電池已經歷160年發展歷程。其實，世界上第一輛機動車就是以鉛酸電池為動力的電動車，但因其能量密度低、續航里程太短，很快被內燃機汽車超越。進入21世紀，動力電池風水輪流轉，以此發展綠色環保的新能源車成為汽車工業技術變革的熱點。
車子用什么電池好呢？眾所周知，鋰電池因其能量密度高、攜帶輕便，已成功用于手機和筆記本電腦等消費電子產品。進而，動力型的鋰電池研發也成為研究前沿。目前，鋰電池最基礎的正極材料主要有錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等類型。其中，磷酸鐵鋰具有高安全性、長循環壽命和容量穩定等優點，可利用豐富低廉的鐵、磷資源，無需鈷、鎳等有色金屬，是國際公認的可持續發展的動力鋰電池正極材料。
然而，要實現磷酸鐵鋰大規模應用，必須先建立噸級生產能力的制造工藝與裝備。上海交大馬紫峰等人分析了諸多知名國際企業合成工藝，發現這些反應過程產生CO、氨氣等有害氣體，而且燒結時間長、能耗大。為降低生產成本，減少過程污染，團隊提出一個磷酸鋰鐵合成新反應，制備出新結構的正極材料。
2004年時，馬紫峰團隊攜磷酸鐵鋰合成新方法，與浙江橫店東磁合作，開發正極材料。項目在2006年浙江省科技成果轉化項目資助下，建成了300噸/年全流程合成的中試線，并與上海德朗能電池公司合作開發出電動車用的磷酸鐵鋰電池，為大規模生產線建設奠定良好基礎。
時隔三年，馬紫峰作為首席科學家，主持國家973計劃“電動汽車用低成本、高密度蓄電體系基礎科學問題研究”項目，為磷酸鐵鋰電池產業化發展注入新的活力。通過973計劃項目，上海交大聯合清華大學、復旦大學和廈門大學等單位，與比亞迪等企業開展磷酸鐵鋰材料及其應用技術開發。作為系統性的項目，他們不僅提供優異的正極材料，還對電池材料的化學體系進行優化，找到合適的負極材料和電解質等。經過持續的校企、校地合作，一顆顆性能優異的動力電池被研制出來，走下各地廠商流水線，進入整車等應用終端。
15年“產學研”之路，長三角“好兄弟”一起走
磷酸鐵鋰電池成功商用，不可能停留在實驗室。2004年以來，馬紫峰團隊在國家973計劃和國家自然科學基金等項目連續支持下，聯合比亞迪、中聚電池、江蘇樂能、中興派能等企業，構建起具有自主知識產權的磷酸鐵鋰動力電池技術體系，才在新能源汽車和儲能工程系統中得到廣泛應用。
在這條長達15年的“產學研”之路上，來自長三角的“好兄弟”一起攜手走完。進入新世紀的第一個十年，為拓展磷酸鐵鋰應用領域，馬紫峰團隊與比亞迪合作，獲得上海市科委重大科技專項，開展磷酸鐵鋰電池儲能系統低成本化的關鍵技術研究，使磷酸鐵鋰電池的應用領域從新能源汽車向智能電網儲能系統拓展。
2012年，在上海科技成果轉化促進會“助推計劃”資助下，上海交大將馬紫峰等人發明的磷酸鐵鋰合成新技術專利整體轉讓，組建了中聚電池研究院，開展磷酸鐵鋰電池技術大規模推廣，先后授權許可給多家企業實施，并發展出一批新的專利技術。
2014年，在江蘇省企業創新與成果轉化專項資助下，由馬紫峰擔任首席專家，在江蘇樂能建成25600噸/年的納米磷酸鐵鋰生產線，產品應用于比亞迪、寧德時代等眾多知名電池企業。團隊連續獲得江蘇省企業創新與成果轉化專項資助，與江蘇中興派能合作開展低溫高倍率的磷酸鐵鋰動力電池研發與產業化，被廣泛應用于移動通訊基站。
2016年，為表彰其在江蘇實施“產學研”業績，馬紫峰教授被江蘇省委組織部授予“江蘇省雙創人才”，并與團隊成員廖小珍、何雨石一起先后入選揚州市“綠楊金鳳計劃”。
有意思的是，科技成果轉化與產業化，同樣反過來促進學術研究本身。電池的電量多少，可以用電池荷電狀態（SOC）來描述。馬教授團隊與比亞迪合作開發了基于滾動時域優化的SOC估計模型，與國際先進指標相比，對電池健康狀態的估計精度共提高了約7個百分點，進一步達到99%。相關理論成果發表在《美國化工學會會志》、《化學工程科學》等權威期刊上。
馬紫峰預計，隨著新能源汽車產業政策不斷完善、更為科學化，可以預見磷酸鐵鋰動力電池在電動大巴、大型交通物流工具以及大規模儲能系統中將長期發揮作用，造福于全人類。
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