1月8日，備受矚目的國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會在北京隆重舉行，此次獎勵大會涌現(xiàn)了國內(nèi)一大批特種、生物醫(yī)藥、材料科學(xué)等不同領(lǐng)域的重大科技成果。其中，在電池這個細(xì)分領(lǐng)域，由上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院馬紫峰教授團(tuán)隊完成的“磷酸鐵鋰動力電池制造及其應(yīng)用過程關(guān)鍵技術(shù)”項目，榮獲2018年國家科技進(jìn)步二等獎。

“磷酸鐵鋰動力電池制造及其應(yīng)用過程關(guān)鍵技術(shù)”項目是通過緊密產(chǎn)學(xué)研合作形成產(chǎn)業(yè)突破的典范案例。馬紫峰教授團(tuán)隊是國內(nèi)具有重要影響的電化學(xué)能源技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊，提出了基于FePO4的LiFePO4（簡稱LFP）合成新反應(yīng)，并深入該科研項目。

磷酸鐵鋰正極材料是一種安全性好、循環(huán)壽命長，利用豐富的鐵、磷元素，無需鈷、鎳等昂貴有色金屬，是一種環(huán)境友好的動力與儲能電池體系，磷酸鐵鋰動力電池在未來新能源汽車，特別是大型交通運輸工具及大規(guī)模儲能系統(tǒng)應(yīng)用中將長期發(fā)揮作用。要實現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展，必須發(fā)展更加綠色與原子經(jīng)濟(jì)性的磷酸鐵鋰合成工藝，優(yōu)化磷酸鐵鋰動力電池體系及其制造工藝，提高應(yīng)用系統(tǒng)管理與控制精度和效率。本項目針對磷酸鐵鋰電池可持續(xù)發(fā)展技術(shù)需求開展系統(tǒng)研究，主要研究內(nèi)容和技術(shù)創(chuàng)新點如下：

創(chuàng)新點1：磷酸鐵鋰材料合成與改性新工藝

為合成高品質(zhì)磷酸鐵鋰正極材料，首次提出以單質(zhì)鐵和磷酸鐵為鐵源的原子經(jīng)濟(jì)性合成反應(yīng)：Fe+2FePO4.0.5H2O=3LiFePO4+0.5H2O，并在反應(yīng)過程中添加蔗糖以434242及聚吡咯等碳包覆工藝獲得LiFePO/C復(fù)合正極材料，比容量達(dá)到165mAh/g，接近理4論容量170mAh/g。發(fā)展了從納米球形磷酸鐵鋰合成到高溫碳融合的連續(xù)化納米磷酸鐵鋰合成工藝，提升了磷酸鐵鋰材料倍率特性和循環(huán)穩(wěn)定性。

創(chuàng)新點2：磷酸鐵鋰動力電池設(shè)計與制造過程優(yōu)化

優(yōu)化磷酸鐵鋰電池材料體系，通過發(fā)展與完善硅基負(fù)極材料提升電池的能量密度，率先引入四元溶劑體系，分別開發(fā)出阻燃型和低溫型電解液及凝膠態(tài)電解液，改善電池首次庫倫效率和低溫充電特性。在電極制造過程中，提出多元正極活性組分混合概念，并將磷酸鐵鋰與其他活性組分與碳納米管或石墨烯結(jié)合，提高電池性能容量；通過鋁箔預(yù)涂納米導(dǎo)電碳底等手段提高正極性能，減少正極片脫落，以提高電池生產(chǎn)批次一致性。

創(chuàng)新點3：電池狀態(tài)預(yù)測模型及應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建

基于電池反應(yīng)傳遞機理及運行特性分析，建立了電池荷電狀態(tài)（SOC）和健康狀態(tài)（SOH）和功率狀態(tài)（SOP）預(yù)測機理模型，開發(fā)了基于開路電壓（OCV）模型及其全局優(yōu)化的求解技術(shù)。模型通過美國宇航局標(biāo)準(zhǔn)電池數(shù)據(jù)庫驗證，證實模型SOC預(yù)測精度高，誤差小于1%。將相關(guān)模型運用于電池管理系統(tǒng)開發(fā)，并提出電池模組和動力系統(tǒng)總成設(shè)計新技術(shù)，開發(fā)出用于平衡電網(wǎng)的大容量儲能系統(tǒng)。

該團(tuán)隊不只滿足于科研項目，通過戰(zhàn)略合作，他們還組建了上海中聚佳華電池科技有限公司，把2項核心發(fā)明專利權(quán)轉(zhuǎn)讓給上海中聚，并授權(quán)給江蘇樂能等公司實施。通過技術(shù)轉(zhuǎn)移與孵化，推動相關(guān)合作的動力鋰電池生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展與壯大。2015年LFP電池進(jìn)入快速發(fā)展階段，占當(dāng)年我國動力鋰電池市場的69%，有力推動了我國新能源汽車和儲能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

馬紫峰教授團(tuán)隊表示，“我們這個成果從材料、電芯的制造，都是以產(chǎn)學(xué)研的模式在做。這個模式好在基礎(chǔ)研究成果很快就得到用戶的技術(shù)反饋，能夠讓我們改進(jìn)的時侯有方向。現(xiàn)在磷酸鐵鋰在整個動力電池占比是50%以上，大街小巷看到的新能源汽車，象比亞迪秦、大巴，都使用磷酸鐵鋰電池作為它的主要動力電源。由比亞迪為代表的磷酸鐵鋰生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)成為全世界最大的磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)商以及應(yīng)用企業(yè)。”