在新能源儲(chǔ)能技術(shù)加速迭代的當(dāng)下,鈉離子電池因資源豐富、成本低廉的優(yōu)勢(shì)備受關(guān)注,但低溫環(huán)境下的性能衰減問題長期制約其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。近日,廣皓天儀器與國內(nèi)某頂儲(chǔ)能企業(yè)聯(lián)合宣布,通過定制化高低溫冷熱沖擊試驗(yàn)箱構(gòu)建的全周期測(cè)試體系,成功破解鈉離子電池低溫失效難題,相關(guān)技術(shù)成果已應(yīng)用于新一代儲(chǔ)能電池研發(fā)。

此次合作的技術(shù)突破點(diǎn),在于廣皓天專為鈉離子電池特性開發(fā)的三箱式冷熱沖擊測(cè)試系統(tǒng)。該設(shè)備突破傳統(tǒng)技術(shù)限制,實(shí)現(xiàn) - 75℃至 180℃的超寬溫域覆蓋,其雙流道控溫技術(shù)可將溫度切換時(shí)間壓縮至 2.8 秒,較行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提升 40%。設(shè)備內(nèi)置的 16 通道同步采集模塊,能實(shí)時(shí)捕捉電池在 - 40℃至 60℃沖擊循環(huán)中的電壓曲線、阻抗化及熱失控預(yù)警參數(shù),為失效機(jī)理分析提供了毫米級(jí)精度的數(shù)據(jù)支撐。

合作過程中,研發(fā)團(tuán)隊(duì)依托該設(shè)備開展了多維度攻堅(jiān)。在模擬東北極寒地區(qū)晝夜溫差的測(cè)試中,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)鈉離子電池電解液在 - 25℃時(shí)粘度會(huì)增加 3 倍,導(dǎo)致離子遷移速率驟降。通過冷熱沖擊箱的快速溫變循環(huán)測(cè)試,團(tuán)隊(duì)對(duì) 32 種電解液配方進(jìn)行迭代驗(yàn)證,最終研發(fā)出新型醚類復(fù)合電解液,使電池在 - 30℃環(huán)境下的離子電導(dǎo)率提升至 0.8mS/cm,容量保持率從 52% 躍升至 85%。

針對(duì)電極材料在溫度沖擊下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題,測(cè)試團(tuán)隊(duì)利用設(shè)備的精準(zhǔn)控溫能力(波動(dòng)≤±0.3℃),觀察到正極材料在 500 次冷熱循環(huán)后出現(xiàn)的晶格畸變現(xiàn)象。通過調(diào)整鎳錳比例并引入鈮元素?fù)诫s,配合沖擊試驗(yàn)箱的疲勞測(cè)試功能驗(yàn)證,電極材料的循環(huán)壽命延長至 2000 次以上,在 - 40℃/50℃交替環(huán)境下的容量衰減率控制在 9% 以內(nèi)。
中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)專家表示,該合作項(xiàng)目構(gòu)建了 “環(huán)境模擬 - 失效數(shù)據(jù)分析 - 材料優(yōu)化迭代” 的閉環(huán)研發(fā)模式,使鈉離子電池低溫測(cè)試周期縮短 60%,為其在儲(chǔ)能電站、低溫動(dòng)力電池等領(lǐng)域的應(yīng)用掃清了關(guān)鍵障礙。目前,雙方已聯(lián)合申請(qǐng) 12 項(xiàng)發(fā)明相關(guān)技術(shù)將助力儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)降本增效,推動(dòng)新能源技術(shù)在寒冷地區(qū)的規(guī)?;瘧?yīng)用。
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