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隨著電動汽車的普及，電動汽車等新能源產業成為發展熱點。鋰離子電池適用于電動汽車的動力系統，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、高比容量等優點，是最具有應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、高鎳三元材料結構不穩定等問題嚴重制約了三元材料的規模化應用。

如何突破大容量、高安全、長壽命三元正極材料的技術瓶頸？昆明理工大學教授、鋰離子電池及材料制備技術國家地方聯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鍵制備技術。團隊憑借“高性能多元氧化物電極材料關鍵制備技術與應用”項目，獲2020年度云南省科學技術獎技術發明獎一等獎。

“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化‘房子’的結構，讓它變得更好住、更安全、使用壽命更長。”昆明理工大學冶金與能源工程學院副教授段建國解釋道。

2007年，張英杰團隊開始了電化學儲能方向的研究，當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，所以當時電化學儲能領域的研究熱點是開發鈷酸鋰的替代材料。在此契機下，團隊開始嘗試基于電化學原理，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瓶頸。而三元正極材料在應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，但結構穩定性能、熱穩定性能不好。

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

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

技術突破后，團隊又著眼于將發明成果轉化為實實在在的經濟、社會和環境效益。從2016年開始，團隊不僅與省內企業建立合作，還把“手”伸到了省外。很快，這項技術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家企業得到了應用，3年間，為企業增收近6億元。成果的轉化應用，不僅為企業增收，也促進了云南本地資源優勢和技術優勢轉化為產業優勢，更為全球范圍內高能量密度、長壽命的儲能體系研發提供經驗參考。

十余年間，從無到有，從“單槍匹馬”到“桃李滿天下”。回憶起技術發明的過程，張英杰感慨道：“我剛到昆工的時候，一臺設備、一個實驗室都沒有，甚至一個實驗桌都沒有，而現在，我們擁有了很好的基礎條件。”如今，走進昆明理工大學鋰離子電池實驗樓，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”的學生們在精密的實驗儀器間穿梭，甚至能看到樣板工廠。“我們讀書的時候，張老師已經把平臺搭建得很好了，她說我們是‘拿著綢子布學裁縫’的一輩人。”段建國看著眼前的一切說到。

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名高水平學術帶頭人、9名中青年學術骨干、18名青年教師和實驗技術人員，培養出博士后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