昆仑亿恩科孙春胜:动力电池电解液定向创新与应用“探析”
发布时间:2021-12-15 14:52:00
关键词:CBIS2021

  日前,“第六届动力电池应用国际峰会(CBIS2021)”在江西赣州举办。来自国内整车、动力电池、材料、设备等产业链头部企业和行业机构,以及国外部分在华产业链企业代表汇聚于此,共同围绕新发展格局下,产业链交付、供应链安全与保障、双碳目标与全球化市场新格局、材料技术突破与产业化应用等产业链核心议题进行深入交流探讨。


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图为湖州昆仑亿恩科电池材料有限公司研发总监孙春胜作主题演讲


  在“锂电材料供应链安全与保障”主题论坛上,湖州昆仑亿恩科电池材料有限公司研发总监孙春胜以《动力电池电解液技术的定向创新与应用》为题,向与会代表分享了昆仑亿恩科在电解液技术方面的研发进展和成果,以及“通过产品的技术创新来促进产业链的稳定”思考。


  演讲中,孙春胜表示,电池和电解液开发的出发点和落脚点,基本上都是在保证电池安全性的前提下,在成本、寿命和性能方面,寻找到四者之间的“平衡”。


  目前电池的安全和性能主要是根据应用场景和材料体系划分的,具体到安全性方面,比如高低温的安全、大倍率充放电的安全、模拟事故碰撞的挤压或针刺的安全,以及过充电,过热或短路等使用不当产生的安全问题。此外,还有一些安全问题与电解液物理气化产气、电池内阻、电池间和电池内部的热分布不均、电池界面膜高温下分解产气,电解液在电极界面的氧化分解和锂盐高温下的自分解等因素有关。


  据介绍,在从电解液角度来提高电池的安全性,一般有三类应对措施:一是防范性的,防范事故发生;其次是抑制性的,一旦事故发生增加逃生时间;再者是革新性的,通过技术创新,减少电解液消耗或高温负反应,另外还有业界普遍关注的固态电解质及固态电池的解决方案等。


  孙春胜表示,目前昆仑亿恩科通过整合IPO(输入、过程和输出)流程,通过精益架构,采用小型化、标准化的高通量筛选技术,筛选配方组合成,筛选电解液的配方跟正负极之间的匹配性,以及筛选一些新物质有针对性得提升电池性能。


  据悉,昆仑亿恩科在电解液性能改善方面主要有以下几个举措:


  措施一,采用一些偏浓度的电解液。在电池局部使用高浓电解液(LHCEs),以提高锂金属电池和锂离子电池的循环稳定性。据透露,目前该技术在高镍(NCM811)体系上测试使用,其安全、常温/低温倍率放电性能和循环性能都有不错的表现。


  措施二,采用无EC电解液。孙春胜介绍,如果电解液当中没有EC,电解液自身的劣化和电解液在电池中的劣化都会慢得多。采用无EC电解液的电池,其首次效率、电解液氧化、大倍率性能、循环性能都会较一般电解液电池好得多。


  措施三,宽温对策。据悉,锂离子电池低温性能差的主要因素尚有争论,但究其原因有以下三个方面的因素:一是低温下电解液的粘度增大,电导率降低;二是电解液/电极界面膜阻抗和电荷转移阻抗增大;三是锂离子在材料本体中的迁移速率降低,由此造成低温下电极极化加剧,充放电容量减小。


  昆仑亿恩科通过在电解液中补锂,使用新添加剂,在不增加成本的前提下采用部分碳酸酯的替代方案来改善电解液低温、循环等性能。


  此外,针对电池不同应用场景,昆仑亿恩科还创新使用不同电解液添加剂等产品,来满足不同市场的需求。


  措施四,阻燃设计。据介绍,阻燃的机理措施主要是通过捕获氧自由基;阻燃方面的工作涉及到凝胶电解液。


  在凝胶电解液方面,常见的有如下几种。第一种是无机快离子导体Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3和PVDF-HFP混合制备一种阻燃型凝胶聚合物电解质膜,用于高安全性的金属;第二种通过优化聚丙烯腈[polyacrylonitrile,PAN,(a)]、碳酸酯溶剂和LiPF6的比例制备出一种PAN基的阻燃性凝胶聚合物电解质;第三种,将全氟聚醚[Fluorolink E10H,(d)]交联后制备出一种不燃、热稳定性高、电化学稳定窗口宽[高达5 V (vs. Li/Li+)]的凝胶聚合物电解质;第四种,将基于聚(1-甲基-3-(2-丙烯酰氧基己基)咪唑鎓-四氟硼酸盐)的凝胶聚合物电解质应用于LiCoO2电池中。

稿件来源: 电池中国网
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