磷酸铁锂电池制造中国已成第一？

新能源汽车、太阳能、风能并网调频储能电站、移动通讯基站、电动物流车……在新能源产业发展浪潮中，动力电池发挥着举足轻重的角色。中国已经成为磷酸铁锂电池制造及应用世界第一大国。

在刚刚举行的2018年度国家科学技术奖励大会上，由上海交大化学化工学院马紫峰教授团队比亚迪等单位合作完成的“磷酸铁锂动力电池制造及其应用过程关键技术”荣获2018年国家科技进步二等奖。

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产业发展，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。

但是磷酸铁锂要实现大规模应用，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。

2007年，马紫峰作为首席科学家，主持国家973计划“电动汽车用低成本、高密度蓄电体系基础科学问题研究”项目，为磷酸铁锂电池的产业化发展注入新的活力。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。

交大的这项研究成果在材料合成理论、工艺与电池设计方面均有重要创新，在磷酸铁锂材料合成反应及材料纳米化方面的研究成果处于国际先进水平，所提出的单质铁原子经济性磷酸铁锂合成反应为国际首创。

攻克技术难题，优化产品性能

要制造一颗性能优异的动力电池，不仅需要有优异的正极材料，还需要对电池材料的化学体系进行优化，寻找合适的负极材料和电解质。另外，动力电池制造过程工艺对于改善电池性能也十分重要。

马紫峰团队发明了一种涂液的配置及其涂敷的方法，提出了相应工艺，优化了技术参数，形成一种超高倍率、超长循环寿命纳米磷酸铁锂动力电池及其制造新方法，并解决了磷酸铁锂电池低温冷启动和高倍率问题。

电池管理系统设计是电池成组应用到电动汽车与储能中十分重要环节。动力电池系统还有多少电量，直接影响到汽车的续航里程。

电池的电量多少可以用电池荷电状态（SOC）来描述，SOC是一个复杂动态变化过程，与电池系统工作温度、充电与放电速度密切相关。团队基于电池反应/传递机理及运行特性分析，开发相关技术，建立了新的SOC估计模型。与国际先进指标相比，该模型对电池健康状态的估计精度提高了约5个百分点，达到97%。

另外，团队还与比亚迪合作开发了基于滚动时域优化的SOC估计模型，将SOC估计精度进一步提高到99%。

经过十五年的产学研合作，磷酸铁锂动力电池技术不断完善，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。