张家港市国泰华荣化工新材料有限公司资深研发工程师蔡伟,就“高比能锂离子电池电解液开发进展”作主题演讲。
据蔡伟介绍,国泰华荣是国内首家将锂离子电池电解液商品化的企业,打破了三菱化学等日本电解液公司的市场垄断,并将电解液价格大幅降低,交付周期大幅缩短。其母公司瑞泰新材已于今年6月在深交所成功上市。
产品布局方面,国泰华荣产品主要包括两类:一类是锂离子电池电解液,主要客户包括宁德时代、LG化学、亿纬锂能等,另一类是有机硅产品。
不仅如此,在锂离子电池市场快速发展背景下,作为行业的先入者,国泰华荣积极扩产。“到今年年底,张家港基地产能将达10万吨,宁德基地产能将达12万吨,加上波兰基地的4万吨,电解液合计产能将达26万吨。后期宁德基地产能将扩展到50万吨,波兰基地产能将达30万吨,加上在浙江衢州、四川自贡各有一个年产30万吨的电解液项目在建设中,到2025年,电解液总产能将达150万吨。”蔡伟介绍道。
蔡伟指出,“面向高比能电池体系,从电解液开发来讲,主要分为高电压三元体系、高镍三元体系和硅负极体系。”
蔡伟表示,为解决以上问题,电解液方面围绕正极和电解液的界面,负极和电解液的界面,以及溶剂这三个方面进行开发。
正极方面,尝试采用一些添加剂,在正极材料表面形成稳定的CR膜,促使正极材料表面稳定的同时,阻断材料和电解液的直接接触,抑制界面反应。
溶剂方面,考虑氟代溶剂、酚类溶剂、晶类溶剂、离子液体等。
蔡伟强调,“酚类溶剂和晶类溶剂对石墨负极的兼容性比较差,离子液体价格比较昂贵,在商业化应用中有很多问题,所以目前比较接近商业化应用的还是氟代溶剂。”
新型电解液的研发离不开添加剂的选择,通过大量实验和检测工作,蔡伟总结了团队在添加剂上的研发成果:
第一,低阻抗成膜添加剂DTD、LiDFP能够有效提高高电压三元体系电池低温、常温循环等性能。
第三,具有高氧化电位Shuttle型过充添加剂的开发对高比能体系电池安全性有重要意义。
此外,蔡伟通过图片展示了GCICP、原子吸收、红外等研发分析设备,同时他还表示,比起设备,国泰华荣20多年来积累的丰富的测试方法和经验更为宝贵,从而保证了分析数据的准确性和全面性,以及对新物质的分析能力。
知识产权方面,截至今年上半年,在电解液方面申请了349件专利,已授权专利达119件,还承担了国家级、省部级多项科研项目,国家级项目达12项。
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