鉅大LARGE | 點擊量：789次 | 2021年04月07日
研究生院在全固態鋰離子電池及關鍵材料研究中取得了什么樣的重要進展
電動汽車和手機的下一代鋰離子電池將會選擇能量密度更高、安全性更好的全固態鋰離子電池。國家為了加速新材料和全固態鋰離子電池研發，十三五期間首次設立材料基因組技術國家重點研發計劃，并希望通過材料基因組的高通量計算、合成、檢測及數據庫（大數據的機器學習和智能分析）的新理念和新技術加速全固態鋰離子電池的研發，設立基于材料基因組技術的全固態電池研發國家重點專項，該重點專項由北京大學深圳研究生院新材料學院潘鋒教授作為首席科學家牽頭組織11家單位共同承擔。該項目研發的重要部分包括高性能全固態鋰離子電池及關鍵材料（例如：新型固態電解質等）和機理（例如：固態電池材料各界面調控等）的研發。傳統無機陶瓷類電解質具有界面阻抗大、與電極材料匹配性差等缺點，目前難以在固態電池領域得到大規模應用，因此開發具有較小界面阻抗的新型固態電解質對固態電池能量密度以及電化學性能的提升均具有十分重要的意義。
固態電池長循環穩定性以及在不同溫度下的循環容量
潘鋒教授課題組最近在新型固態電解質以及高能量密度固態電池方面的研究取得重要進展，將含鋰的離子液體（[EMI0.8Li0.2][TFSI]）作為客體分子裝載進多孔的金屬-有機框架材料（MOF）納米顆粒載體中，制備了新型復合固態電解質材料。其中，含鋰的離子液體負責鋰離子傳導，而多孔的金屬-有機框架材料則供應了固態載體以及離子傳輸通道，防止了傳統液態鋰離子電池漏液的風險，同時對鋰枝晶具有一定的抑制用途，使得金屬鋰可以直接用作固態電池負極。新型的固態電解質材料不僅具有較高的體相離子電導率（0.3mScm-1），另外由于其獨特的微觀界面潤濕效應（nano-wettedeffect）使得其界面鋰離子傳輸性能最佳，與電極材料顆粒間具有良好的匹配性。由于以上特點，該新型固態電解質與磷酸鐵鋰正極和鋰金屬負極組裝的固態電池可以達到極高的電極材料負載量（25mgcm-2），并且在-20-100℃的溫度區間內表現出良好的電化學性能。我們看到，電池管理系統和動力鋰電池組一起組成電池包整體。與電池管理系統有通訊關系的兩個部件，整車控制器和充電機。電池管理系統，向上，通過CANbus與電動汽車整車控制器通訊，上報電池包狀態參數，接收整車控制器指令，配合整車要，確定功率輸出；向下，監控整個電池包的運行狀態，保護電池包不受過放、過熱等非正常運行狀態的侵害；充電過程中，與充電機交互，管理充電參數，監控充電過程正常完成。
2BMS組成
大型動力鋰電池包
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
電池管理系統，總的來說，都是由主控模塊和采集模塊或者叫從控模塊共同構成的。單體電壓采集、溫度采集和均衡功能一般分配在從控模塊上；總電壓，總電流的采集，內外部通訊，故障記錄，故障決策，都是主控模塊的功能。
BMS功能結構
按照采集模塊和主控模塊在實體上的分配布置不同，BMS分為集中式和分布式兩種。
集中式，形式上，整個管理系統安置在一個盒體里。全部電壓，溫度，電流采集信號線，直接連接到控制器上。采集模塊和主控模塊的信息交互在電路板上直接實現。這種形式一般用在總體電壓比較低，電池串數比較少的小型車上。
可取之處在于，省去了從板，進而省去了主板從板之間的通訊線束和接口，造價低，信號傳遞可靠性高。
缺點也很明顯，全部線束都直接走線到控制盒，無論控制器布置在什么位置，總有一部分線束會跑長線。信號受到干擾的幾率新增，線束質量和制作水平以及固定方式也受到考驗。
分布式，一個主控盒和幾個從控盒共同組成。主控盒只接入通訊線，主控負責采集的信號線，給從板供應的電源線等必須的線束。從控盒，布置在自己負責采集溫度、電壓的電池模組附件，把采集到的信號通過CAN線報告給主控模塊。有的電池模組，直接把電壓、溫度采集線做在模組內部，用一個線對線連接器引出。電池包組裝時，直接對插連接器即可。
