在新能源汽车领域,传统电池存在的成本高昂、能量密度不足以及续航里程受限等问题,一直是制约行业发展的瓶颈。如今,一种以锰基为核心的新型电池技术,正为破解这些难题带来新的曙光。
近日,第四届锰基电池及关键材料国际研讨会暨产业合作大会在北京经开区盛大召开。会上,由国家新能源汽车技术创新中心牵头,联合北京工业大学、北京创能惠通科技有限公司以及时代北汽(北京)新能源科技有限公司共同发起的工大国创先进电池材料与器件研究院正式揭牌成立。这一研究院的诞生,标志着锰基电池领域在关键材料与技术研发方面迈出了重要一步,旨在加速推动锰基电池在新能源汽车上的应用,并致力于打造完整的锰基电池产业集群。
锰基电池之所以备受瞩目,源于其独特的优势。作为正极活性材料中过渡金属元素主要为锰的电池,它涵盖了锂离子电池、固态锂电池等多条关键技术路线。与锂、镍、钴等金属相比,锰矿储量丰富,获取更为容易,这为锰基电池的大规模生产提供了坚实的物质基础。更为重要的是,锰基电池未来有望实现远超当前主流三元锂电池和磷酸铁锂电池的能量密度,从而为新能源汽车带来更长的续航里程,同时有效缓解冬季等低温环境下里程衰减的问题。
当前,国内外众多企业纷纷将目光投向锰基电池领域,展开布局。然而,包括磷酸锰铁锂电池在内的多种锰基电池以及锰基固态电池,仍面临着导电性、循环寿命等技术挑战。这些挑战的解决,需要产业链各方的共同努力与协作。
在此次大会上,陈立泉院士、孙学良院士、郭再萍院士等知名专家学者纷纷指出,以锰基固态电池为代表的锰基电池,无疑是电池行业未来的发展趋势,也是技术攻关与产业布局的重要方向之一。
工大国创先进电池材料与器件研究院的成立,正是顺应了这一发展趋势。该研究院将聚焦于锰基电池及关键材料的研究,构建涵盖“基础研究—中试孵化—产业应用”的全链条创新体系。通过打造集技术研发、工程化、产业化、科研服务于一体的国际化科技平台,研究院将促进北京高等院校及科研院所高水平原创成果的高质量转化和快速产业化。
事实上,在锰基电池领域,北京工业大学材料科学与工程学院尉海军教授团队已经取得了关键技术突破。他们在富锂锰基正极材料上的研究成果,加快了该材料在汽车锂电池中的应用进程,使锂电池具备了突出的高能量密度优势,有望为电动汽车破解里程焦虑和电池成本高等难题提供有力支持。
北工大团队不仅克服了富锂锰基正极材料体相结构不稳定、表面残碱过多等技术难题,还将该材料从实验室阶段逐步放大到小试、中试,并成功实现了4项核心发明专利的转化与孵化,建成了千吨/年的生产线。这一系列成果,为锰基电池的产业化落地奠定了坚实基础。
研究院院长尉海军透露,研究院将以北工大为主要原创技术策源地,联合清华大学、北京大学等高校与科研院所,同时组织宁德时代、比亚迪、南方锰业、湘潭电化、星恒电源等产业链企业共同参与,共同打造锰基电池产业集群。通过形成从材料研发到终端应用的科研成果转化闭环,研究院将为电动交通、先进储能、低空经济、人工智能等新兴产业提供强劲动能。
本次大会上,还集中发布了系列重要成果。其中,星恒电源的第四代锰酸锂材料技术与第三代磷酸锰铁锂材料技术备受关注。该公司首创的“三锰合成”技术,有效克服了传统材料压实密度低和循环性能不足等局限,打破了锰酸锂容量高、循环差的魔咒;而磷酸锰铁锂“预制技术”则实现了锰、铁元素在原子级别的均匀分布,大幅提升材料导电性与结构稳定性,使产能提升超50%,工费成本降低50%。
清陶能源展示的新型锰基半固体电池也引起了广泛关注。据悉,该电池即将在某汽车企业的新能源汽车上实现量产上车,为锰基电池的商业化应用再添新力。
“我们也将不断扩大上下游合作伙伴的合作与创新协同,共同推进下一代锰基电池的快速产业化应用。”国家新能源汽车技术创新中心相关负责人表示。会议期间,多家企业已达成初步合作意向,未来研究院将继续发挥桥梁作用,积极促进产学研深度融合、推动产业链上下游务实合作。