深圳研发人员研发基于铝箔负极的新型锂离子电池

随着科学技术的发展，锂离子电池已广泛应用于便携式电子设备、移动工具电源等领域，其市场规模得到了迅猛扩张。尤其是大型储能设施的需求提高，对于发展高能量密度、低成本、长循环寿命的新型二次电池越加迫切。锂离子电池自1991年由索尼公司商业化以来，已有25年的发展历史，其工作原理是依靠锂离子在正极（钴酸锂、磷酸铁锂、三元等）与石墨负极之间来回移动（嵌入和脱嵌）来实现电池的充放电过程。然而目前商用锂离子电池仍存在能量密度低、制造成本高、资金投入大等问题，制约了电池产业的发展。

基于上述考虑，唐永炳研究员及其团队成员季必发、张帆、圣茂华等人成功研发出一种基于铝箔负极的新型锂离子电池。该新型电池直接采用铝箔同时作为电池负极和集流体，替代了传统锂离子电池的石墨负极和铜箔集流体；正极采用目前常见商用的钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料等；电解液采用碳酸酯类溶剂。该新型电池具有全新的全电池反应机理：充电时，锂离子从正极材料中脱嵌出来，运动到铝箔负极表面，并与铝形成铝锂合金；放电时，锂离子从铝锂合金中脱出，又嵌入到正极材料中。

这种构造不仅可以有效降低电池自重和体积，显著提高质量和体积能量密度，而且大大降低了生产制造成本，同时具有广泛的普适性。研究结果表明，采用钴酸锂为正极、铝箔为负极的全电池（LCO－Al）能量密度可达到263 Wh／kg，充放电循环250次后电池容量保持在81％；以磷酸铁锂为正极、铝箔为负极的全电池（LFP－Al）能量密度达到163 Wh／kg，充放电循环500次后电池容量保持在84％；以镍钴锰酸锂三元材料为正极、铝箔为负极的全电池（NCM－Al）能量密度达到258 Wh／kg，充放电循环250次后电池容量保持86％。该研究成果具有巨大的产业化前景，并有望改变现有锂离子电池产业格局。

该项研究得到了广东省创新科研团队、广东省科技计划项目、深圳市科技计划项目和国家自然科学基金等项目的资助。
近日，中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究员及其研究团队成功研发出了一种新型高性能、低成本锂离子电池技术，有望打破现有锂离子电池产业格局。相关研究成果“A Novel and Generalized Lithium－Ion Battery Configuration Utilizing Al Foil as Both Anode and Current Collector for Enhanced Energy Density（一种新型普适的基于铝箔负极／集流体的高能量密度锂离子电池）”已在线发表于材料顶级期刊Advanced Materials， （DOI： 10．1002／adma．201604219，IF＝18．96）上，并申请1项国际发明专利（PCT／CN2016／081346）。

对于Solid Energy这家成立四年的创业公司来说，A123更像自己的“同门师兄”。胡启朝不得不面对的问题是：电池样本造出来了，想要进行大规模的批量生产，如何能够避免重蹈A123的覆辙？

如今再来回顾A123的发展轨迹可以看出其从顶峰快速衰落的端倪：融资后的A123选择快速扩张，从原材料到组装全部自己来做，最终难敌LG、三星这样的巨头而倒下。

所以一开始，胡启朝选择只生产新型电池的核心材料并提供给电池厂家进行组装，把A123之前的竞争对手转变成合作伙伴。而在这之前，则需要先小批量生产电池样本作为拿下投资机构和合作伙伴的敲门砖。

今年8月，胡启朝在朋友圈里写下这样一句话：“未来五年的新家，可以装下一对波音747的翅膀。”配图是位于麻省理工学院附近的Solid Energy两千多平的新建工厂。在这里，电池原材料生产出来后将提供给韩国和中国的电池厂商进行下一步的组装加工，同时可以实现每个月5000片电池的生产，而这批电池则主要供高空无人机使用。这意味着，Solid Energy终于可以走出实验室，在实际应用中接受检验。