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低温电池技术实现规模化应用

来源:北国网 发表时间:2025-05-30 13:25
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5月25日,以“全球合作绿色未来”为主题的2025年国际气候产业论坛在广州南沙举办。低温电池分论坛邀请电池领域的院士、上市公司代表、行业专家,共同探讨低温电池的产业化应用的话题。

磷酸铁锂电池因资源丰富、成本低廉、安全性高及环境友好等优势,在低速电动汽车、大型储能系统等领域备受关注。电解质作为电池的重要组成部分之一,承担着在正负极间传输离子的作用,对电池的循环寿命、倍率、安全性及自放电等性能具有重要影响。然而,在低温环境下,由于离子电导率下降、电解质与正负极兼容性变差、去溶剂化能升高、电极/电解质界面性质变差等问题,使得磷酸铁锂电池难以发挥理想的性能。近年来研究机构及电池企业对低温电解质的磷酸铁锂溶剂化结构及电极/电解质界面研发出新方法,并对基于氢键网络破坏、弱溶剂化、快速反应动力学及阴离子干预的低温电解质设计策略进行了改良。

据中国化学与物理电源行业协会《低温磷酸铁锂电池行业研究报告》数据显示,低温电池领域磷酸铁锂产能2023年达到15GWh,2024年19GWh,民用与军用比例约4:1,2023年可统计的民用市场规模为56亿元,2024年达到92亿元。

磷酸铁锂电池在低温环境下电池放电容量下降、充放电速率减慢、循环寿命衰退等问题极大地限制了磷酸铁锂电池在航空航天、军工、海底、高纬地区科学探测等领域的应用。由于锂离子解离性好、同样电解质浓度下离子电导率高,研究人员深入挖掘磷酸铁锂电池的低温性能潜力,进一步提升磷酸铁锂电池的低温性能,拓宽磷酸铁锂电池的应用温域具有重要意义。与锂离子电池相似,磷酸铁锂电池也是由正极、负极、隔膜和电解质组成,其中,电解质被认为是制约电池在低温下稳定运行的重要因素之一。常规的低温电解质具备凝固点低、黏度小以及离子电导率高等特点。但近年来随着研究人员对电解质系统深入研究,提升电解质低温性能的策略不仅局限于常规手段,而是着重于电解质内磷酸铁锂溶剂化结构的调控以及磷酸铁锂在电极/电解质界面传输速率的提升。因此,深入研究电解质的磷酸铁锂溶剂化结构、电极/电解质界面性质与电解质低温性能之间的关系,并基于这些原理设计更低凝固点、高离子电导率、低去溶剂化能及高界面稳定的磷酸铁锂电池低温电解质至关重要。

编辑:龚忻

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