凜冬時節，你的電動汽車和移動電子設備能抵御極寒天氣嗎？11月15日，第25屆中國國際高新技術成果交易會上，一款最新研發的鋰離子電池正在經受上達零上80℃，下至零下70℃“冰火兩重天”的極致考驗。

受得了炎熱、耐得住冰雪、充電快速、成本還低，這款超“能打”的鋰電池由中國科學院深圳先進技術研究院碳中和技術研究所先進儲能技術中心研究團隊歷時10年研發，是我國首款具有寬溫域、低成本、長壽命的電芯產品，上市后將有望打破未來新能源產業格局。

據團隊成員介紹，這項新型鋰離子電池技術目前已實現了儲能、動力等多個應用領域的電芯產品的規模化量產，并已于今年6月在我國東北等地分布式儲能領域開展應用示范。

適應環境溫差“橫跨”150℃

從汽車到電子產品，鋰離子電池早已滲透到人們生活，為衣食住行提供“動力”。《中國鋰離子電池行業發展白皮書(2023年)》顯示，2022年中國鋰離子電池出貨量已超過全球平均增速，我國鋰離子電池產業在全球仍然居于領軍者角色。

寬溫域電芯產品亮相第25屆高交會。

受電池材料限制，傳統鋰離子電池的工作溫度在0~40℃，低于0℃后鋰電池放電性能就會大幅下降。然而，我國幅員遼闊，氣溫隨地域和季節變化大，北方地區冬季溫度可以低至零下40℃以下，而南方地區夏季地表溫度高達零上50℃，以上，傳統鋰離子電池無法適應這樣極端的溫度條件，就會造成一方面北部地區豐富的太陽能、風能等清潔能源難以直接并網供電；另一方面冬季電動車無法啟動、智能手機自動關機，夏季電動車自燃等情況頻發的棘手情況。

為此，該團隊歷時近10年，研發出了既抗凍又耐熱的新型鋰離子電池技術，可以同時兼顧低溫與高溫性能。

研究團隊核心成員蔣春磊介紹，他們通過電池負極材料創新和電解液體系創新，直接擴大了電池的工作溫度范圍，其中最低工作溫度達零下70℃、最高工作溫度達零上80℃，實現了高寒酷暑的寬溫域應用場景。

研發關鍵負極材料

這么能“打”的新型鋰電池，究竟“新”在何處？團隊主要從負極材料和電解液體系上下功夫。

據了解，目前電池的正極材料相關技術已接近“天花板”，要提升性能，負極材料尚有發展空間。為此，團隊研發了一種新型鋁基復合負極材料，通過與商用鋰離子電池正極材料匹配，針對不同應用場景研發相應電解液體系，成功開發出了新型鋁基∥∥磷酸鐵鋰電芯、鋁基∥∥錳酸鋰電芯、鋁基∥∥鈷酸鋰電芯和鋁基∥∥三元電芯等超寬溫域電池產品。

“我們開發的電池產品除了耐熱抗凍的特性以外，還具有高安全、長續航、快充和低成本的優勢。”蔣春磊表示。

在安全性能方面，常規鋰電池隨著不斷使用，內部會產生鋰枝晶，既影響充電能力，還可能刺穿隔膜，帶來電池短路等隱患。而團隊開發的新型鋁基負極，在低溫和過充條件下能有效緩解鋰枝晶的產生，提高了安全性。

在續航性能上，得益于鋁基負極材料高的理論容量，該電池能量密度較傳統鋰離子電池提升13%～25%，能做到長續航。此外，由于鋁基復合負極優異的導電性能，產品還表現出不俗的快充性能，20分鐘即可充滿電，為半小時充電需求提供了解決方案。

在成本方面，基于鋁基復合負極的性能優勢，并結合開發的高性能電解液體系，低溫電池產品可以擺脫對昂貴的納米級正極材料的依賴，電池成本可以降低10%-30%。

應用場景“上天入地”

據深圳先進院轉化處處長吳小麗介紹，基于新型電池技術，該團隊的23項相關專利依托深圳先進院，以知識產權作價6500萬元，成功實現了技術轉移轉化，并于2017年3月成立了深圳中科瑞能實業有限公司。相關研究成果形成了包括PCT專利，中國發明專利，美、歐、日、韓發明專利在內的180余項專利池，獲得授權專利120余項。目前已在四川廣元啟動建設超寬溫域電芯和PACK制造基地，占地200畝，首期投資規模12.7億元。

由深圳先進院碳中和所研究團隊研發的新型鋰離子電池正在高低溫柜中接受“冰火兩重天”的考驗。

經過團隊多年的技術攻關，新型寬溫域電池技術已成熟并進入市場推廣階段，目前已與電動自行車頭部企業、新能源汽車頭部企業、能源領域央企等建立了廣泛且深入的合作。提供的批量電芯性能評估已滿足使用需求。相關企業實測結果表明，使用針對低速電動車開發的鋁基∥錳酸鋰電芯產品在-50℃條件下放電容量保持率仍然超過60%；針對新能源汽車開發的鋁基∥磷酸鐵鋰電芯產品可在-30鋰電條件下高效充電，充電容量超過初始容量的91%，將有望解決電動汽車冬季續航縮水和低溫啟動困難的難題。

事實上，緊貼市場需求，是團隊一直以來的堅持。“有些場景需要零下40℃也能正常充放電，而有些則在長循環方面提出了更高要求。圍繞核心技術，結合實際情況，我們對產品不斷作出調整。”團隊表示。相關產品可以應用于光伏儲能、家庭儲能、通訊基站儲能、軌道交通、航空航天、極地科考等領域，尤其適用于高寒地區及亞熱帶地區，顯著擴大了電池的應用范圍。

(關鍵字：鋰電池 寬溫域電芯)