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隨著電動汽車的普及，電動汽車等新能源產(chǎn)業(yè)成為發(fā)展熱點。鋰離子電池適用于電動汽車的動力系統(tǒng)，目前市面上六七成的動力電池正極材料用的是三元材料。三元正極材料相比鈷酸鋰電池材料具有價廉、低毒、高比容量等優(yōu)點，是最具有應(yīng)用前景的動力電池正極材料之一。然而，低鎳三元材料快速充放電性能差、高鎳三元材料結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等問題嚴(yán)重制約了三元材料的規(guī)?；瘧?yīng)用。

如何突破大容量、高安全、長壽命三元正極材料的技術(shù)瓶頸？昆明理工大學(xué)教授、鋰離子電池及材料制備技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室主任張英杰及其團隊給出了答案—高性能多元氧化物電極材料關(guān)鍵制備技術(shù)。團隊?wèi){借“高性能多元氧化物電極材料關(guān)鍵制備技術(shù)與應(yīng)用”項目，獲2020年度云南省科學(xué)技術(shù)獎技術(shù)發(fā)明獎一等獎。

“三元正極材料就像儲存能量的‘房子’，我們的工作就是研究怎么優(yōu)化‘房子’的結(jié)構(gòu)，讓它變得更好住、更安全、使用壽命更長?！崩ッ骼砉ご髮W(xué)冶金與能源工程學(xué)院副教授段建國解釋道。

2007年，張英杰團隊開始了電化學(xué)儲能方向的研究，當(dāng)時市面上商用的鋰電池只有鈷酸鋰電池。但由于鈷資源稀缺、難冶煉、價格昂貴且有毒，所以當(dāng)時電化學(xué)儲能領(lǐng)域的研究熱點是開發(fā)鈷酸鋰的替代材料。在此契機下，團隊開始嘗試基于電化學(xué)原理，研究突破鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等電池材料中的各個技術(shù)瓶頸。而三元正極材料在應(yīng)用過程中存在兩大難題：低鎳三元材料倍率性能不好，也就是快速充放電的性能不好；高鎳三元材料容量高，但結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能、熱穩(wěn)定性能不好。

明確問題，對癥下藥。團隊從穩(wěn)定晶面暴露和調(diào)控顆粒團聚兩個角度，自主研發(fā)出兩種具有革命性的創(chuàng)新技術(shù)：超聲波-表面活性劑輔助技術(shù)，提高了低鎳三元材料的大倍率充放電性能；顆粒結(jié)構(gòu)定向調(diào)控技術(shù)，提升了高鎳三元材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。

運用此技術(shù)生產(chǎn)的電池產(chǎn)品振實密度、放熱起始溫度（239℃）都高于國內(nèi)外同類產(chǎn)品。此外，電池1C容量達(dá)到184.6mAh/g，循環(huán)1000次容量保持率為93.8%，60℃下存儲30天，容量保持率和恢復(fù)率分別為91.1%和97.6%，均高于同類產(chǎn)品。這些參數(shù)意味著這樣的電池安全性更好、循環(huán)壽命更長。綜合權(quán)威評價，項目整體技術(shù)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。

技術(shù)突破后，團隊又著眼于將發(fā)明成果轉(zhuǎn)化為實實在在的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。從2016年開始，團隊不僅與省內(nèi)企業(yè)建立合作，還把“手”伸到了省外。很快，這項技術(shù)在云南能投匯龍科技有限公司、深圳市雄韜電源科技股份有限公司等6家企業(yè)得到了應(yīng)用，3年間，為企業(yè)增收近6億元。成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，不僅為企業(yè)增收，也促進(jìn)了云南本地資源優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，更為全球范圍內(nèi)高能量密度、長壽命的儲能體系研發(fā)提供經(jīng)驗參考。

十余年間，從無到有，從“單槍匹馬”到“桃李滿天下”?；貞浧鸺夹g(shù)發(fā)明的過程，張英杰感慨道：“我剛到昆工的時候，一臺設(shè)備、一個實驗室都沒有，甚至一個實驗桌都沒有，而現(xiàn)在，我們擁有了很好的基礎(chǔ)條件?！比缃?，走進(jìn)昆明理工大學(xué)鋰離子電池實驗樓，整齊陳列在櫥柜里的各式電池樣本和一瓶瓶高純試劑引入眼簾，身著“白大褂”的學(xué)生們在精密的實驗儀器間穿梭，甚至能看到樣板工廠?！拔覀冏x書的時候，張老師已經(jīng)把平臺搭建得很好了，她說我們是‘拿著綢子布學(xué)裁縫’的一輩人?！倍谓▏粗矍暗囊磺姓f到。

栽下梧桐樹，引得鳳凰來。張英杰先后牽頭成立了6個國家級、省部級科研平臺，組建起鋰離子電池研究團隊、固體氧化物燃料電池團隊、燃料電池研究團隊、廢舊電池回收團隊，團隊成員來自五湖四海、各有千秋。目前，團隊已擁有6名高水平學(xué)術(shù)帶頭人、9名中青年學(xué)術(shù)骨干、18名青年教師和實驗技術(shù)人員，培養(yǎng)出博士后6名，博士研究生15名，碩士研究生60余名。

參考資料：https://www.kmust.edu.cn/info/1012/21189.htm