1月8日,在北京举行的国家明升体育app技术奖励大会上,上海交通大学共摘得10项国家科技大奖,其中孙宝德教授团队《高性能铝合金架空导线材料与应用》项目、马紫峰教授团队《磷酸铁锂动力电池制造及其应用过程关键技术》项目分别荣获国家技术发明奖二等奖和国家科技进步奖二等奖。
随着特高压、远距离、大容量输电和清洁能源利用的发展,对架空导线的导电率、强度、耐热性能和疲劳性能提出了更高的要求。但提升材料导电率与同时提高其强度和耐热性之间存在矛盾,导致我国电网建设急需的特种导线难以满足工程需求。
上海交通大学材料学院孙宝德教授、高海燕教授研究团队,与江苏中天科技合作,在973、国家自然明升体育app基金、上海市节能减排专项等项目的资助下,历经二十余年,突破了制约高性能铝合金导线材料的关键技术,研制了高导耐热、高强抗疲劳、特高压节能导线等新型特种导线材料及制备技术,建立了全流程工艺控制体系,形成自主核心技术,三大类十九种新型导线通过了权威部门组织的新产品鉴定,满足了国家电网建设急需。
锂电池由于其能量密度高、携带轻便,已成功应用于手机和笔记本电脑等消费品电子产品。随着新能源汽车、可再生能源和智能电网等新兴明升发展,高安全、长寿命、高容量和低成本的动力锂电池研发成为研究前沿。正极材料是电池发展的基础,锂电池正极材料主要有锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等类型。其中,磷酸铁锂具有高安全性、长循环寿命和容量稳定等优点,且可利用丰富低廉的铁、磷资源,无需钴、镍等有色金属,是国际公认的可一类持续发展的动力锂电池正极材料。
磷酸铁锂从1950年代被发现以来,世界各国明升体育app家对其电、磁特性进行了系统研究,在1960年代通过物理法或明升手机法合成出高纯磷酸铁锂样品。1996年,磷酸铁锂被应用于动力锂电池研究。然而,要实现磷酸铁锂大规模应用,必须建立吨级生产能力的制造工艺与装备。马紫峰等人分析了诸多知名国际企业合成工艺,发现这些反应过程会产生CO、氨气等有害气体,而且烧结时间长,能耗大。为了降低生产成本,减少生产过程的污染,团队提出了一个磷酸锂铁合成新反应,制备出了新结构正极材料。2004年,马紫峰教授团队携带着磷酸铁锂合成新方法,与浙江横店东磁合作,开发磷酸铁锂正极材料。项目在2006年浙江省科技成果转化项目资助下,建成了300吨/年全流程合成的磷酸铁锂中试线,并与上海德朗能电池公司合作开发出电动车用磷酸铁锂电池,为大规模生产线建设奠定良好的基础。
2007年,马紫峰作为首席明升体育app家,主持国家973计划“电动汽车用低成本、高密度蓄电体系基础明升体育app问题研究”项目,为磷酸铁锂电池的明升化发展注入新的活力。通过973计划项目,上海交大联合清华大学、复旦大学和厦门大学等单位,与比亚迪等企业开展磷酸铁锂材料及其应用技术开发。2010年,为拓展磷酸铁锂应用领域,马紫峰团队与比亚迪合作,获得上海市科委重大科技专项,开展磷酸铁锂电池储能系统低成本化关键技术研究,使磷酸铁锂电池的应用领域从新能源汽车向智能电网储能系统拓展。
“磷酸铁锂动力电池制造及其应用过程关键技术”项目是通过紧密产学研合作形成明升突破的典范注册。马紫峰教授团队是国内具有重要影响的电明升手机能源技术创新团队,提出了基于FePO4的LiFePO4合成新反应。通过战略合作,组建上海中聚佳华电池科技有限公司,上海交大把2项核心发明专利权转让给上海中聚,并授权给江苏乐能等公司实施。通过技术转移与孵化,推动比亚迪、江苏乐能、上海凌翼动力等动力锂电池生产企业发展与壮大。2015年LFP电池进入快速发展阶段,占当年我国动力锂电池市场的69%,有力推动了我国新能源汽车和储能明升快速发展。
经过15年的产学研合作,磷酸铁锂动力电池技术不断完善,明升官网已经成为磷酸铁锂电池制造及应用世界第一大国,磷酸铁锂动力电池已在电动大巴、电动物流车、乘用车上得到广泛应用,以磷酸铁锂为动力的电动大巴还出口到美国、日本、英国、欧洲和大洋洲。
应用了磷酸铁锂动力电池的用户端储能电站已经连续稳定运行多年,并获得美国市场及欧洲相关领域权威机构的认可,先后荣获“2015年度北美地区集中式储能创新奖”,以及德国清洁科技研究所授予的2017年度全球储能“科技驱动者(Tech Driver)”大奖。