• 采购项目
  • 配套企业库
  • 销量查询
  • 盖世汽车社区
  • 盖世大学堂
  • 西门子-数字化车企新征程20200927
  • 长三角汽摩配产业创新发展高峰论坛暨整零配套对接会
  • 第十二届全球汽车产业峰会20201028
  • 西部数据20200923
  • 车身内外饰件采购项目汇总
  • 金辑奖2020
当前位置:首页 > 行业 > 正文

2019全球未来出行大会|香河昆仑化学有限公司董事长郭营军:新型电解液的研究进展与理论创新

盖世直播 2019-10-31 13:20:33
核心提示:2019全球未来出行大会现场嘉宾演讲实录,敬请关注!

为更好地推动全球范围的跨界协同,理清出行公司、汽车公司、城市等各个主体在未来出行生态中的角色,讨论未来出行方式、出行科技、交通结构、交通战略会发生的重大变化以及整个行业将面临的机遇与挑战,中国电动汽车百人会组织举办2019 全球未来出行大会,以推动出行生态变革、转型创新和国际协同,迎接出行革命。以下为香河昆仑化学有限公司董事长郭营军演讲内容实录:

各位行业朋友大家下午好,很久没有上台演讲了,我们这个香河昆仑化学公司是做电解液的,刚才也讲了我们在湖州那时候建了一个新工厂,为了配合江浙或者是南方的客户来进行产业配套,公司成立15年一直专注于做锂电池电解液的开发。

电池,2019全球未来出行大会

下面我从这几个方面给大家做一下工作汇报。第一是电解液做的理论创新研究,这个主要是我们长城液化所研究员和结合我们公司实际研发情况做了理论的创新。大家一般认为电解液现在理论基础锂电池的运行机制基础就是SEI膜,实际SEI膜背后大有文章,我们理论基础起点在于把SEI膜理论往前推进一步,或者是叫突破性的理论,整个电解液本体锂离子溶剂、添加剂以及其他新加入的分子,他们之间的溶剂化,他们相互作用,对SEI膜以及后继的循环各种性能有着深远的影响,不仅是大家看到的SEI膜表面的情况。这个是用不同的溶剂做循环,循环初始形成SEI膜,这个SEI膜形成以后拆开以后再换不同的电解液,它的循环后续完全是不一样的。左上角这个是碳酸质类,黑色是SEI膜形成过程,红色是循环,碳酸质类可以形成比较良好的SEI膜。D这个图是醚类,如果低溶度很难形成,如果把电解质浓度加高,从0.4加到2.5又可以稳定循环,拆开以后换了酯类的溶剂又可以稳定的循环,我们建立了一系列的模型。相比SEI膜电解液锂离子溶剂化更占主要作用。SEI膜我们初步的结论,目前我们认为它只对锂离子的溶剂化的共迁入起主导作用,对后续影响没有我们想象那么大。这是SEI膜理论做了一个表面的模型。碳酸锂的表面有电压是比较高的,我们认为它是没有SEI膜,石墨表面会形成上面图所示的,相对来说比较复杂的SEI膜的组成和结构。这个就是因为石墨负极电位,整个溶剂在表面会进行电化还原,碳酸锂为什么循环寿命长,它就没有形成SEI膜反复的反应,进行消耗,相对来说比较稳定。石墨在不断形成反应,可能SEI膜稳定好了以后,这种反应是非常小的,虽然小还是有。一定程度SEI膜破坏了以后会形成很多副反应,到最后电池也就崩溃了。

这是理论的模型,我们对正极材料研究,电解液材料是溶剂单元,电解液组成是盐+分散剂组成,这和我们正极材料是一个类似的情况。也就是说我们这个理论把传统的SEI膜理论往前更推进了一步,因为现在大家做电解液研究,成了一种经验主义,电解液配方大家跟中药抓药方似的,拍脑袋想这个合理,那个加多少这个加多少,没有办法定量,凭经验,凭感觉,已经完全不能满足我们这个动力电池以及其他高能量密度电池对电解液开发的需要,迫切我们需要创新一个新的理论指导我们研发和配方的设计。

这里面有一个问题,锂离子形成配体之后,溶剂与配体之间的相互作用,以及对溶剂本身的还原能力有没有影响,有多大影响,这都是我们需要考虑的,不能说我们打个比方把这个电解液的结构类比成正极材料就算结束了。

我们把电解液非常重要的组成添加剂摘出来,现在添加剂含量一般用百分比表示,1%2%3%或者百分之0点几,实际上我们换个角度,我们可以把它变成摩尔数,变成摩尔数以后,第一个VC按体积比5%的话,它相当于7.8摩尔浓度,这个浓度比较高。相比2%的VC,它的浓度相当于0.31个摩尔,换算成摩尔浓度以后,大家对电解液的组成认识可能又更直观一点,而原来那种百分比完全不知道它到底是怎么个之间的比例。这样的话把锂离子、溶剂、添加剂之间相对来说更加形象的表示,因为刚才说了我们就是一个一个环绕锂离子周边有溶剂有添加剂,都是按数字、按数量来构建模型。我们把这个添加剂折合成摩尔数的量,显得更加科学,更加直观。刚才说添加剂实际加入量换成摩尔度比我们想象中要高。

电解液添加剂它的作用一般作为成膜添加剂,我们现在进一步的研究添加剂在电解液中起到很好的对锂离子溶剂化配位的作用。右边这个两个图,主要是含DTD和不含DTD的添加剂,因为DTD是一个比较强的溶剂化的添加剂,它对整个循环影响比较影响。现在DTD是如火如荼新型的添加剂。SEI的作用,通过膜位阻降低界面处电子传导能力来降低表面副反应,对阻止锂溶剂共嵌入没有帮助,添加剂不只局限于成膜,更重要带来溶剂化的变化。

这是电解液还是添加剂的作用,一系列的电解液体系里面建立起模型,锂离子和溶剂分子、添加剂之间,依据下面这个第一个图是纯PC,逐渐加入6V磷酸锂再加DTD会显著改变电解液的容量,这个溶剂结构会影响SEI膜进而影响电池的性能,这个理论讲起来比较复杂一点,我先简单这么跟大家讲一下,算抛砖引玉。

这个是去溶剂化的模型界面电解液在电极界面的去溶剂化的模型,锂离子周围被溶剂化的分子包含着,逐渐靠近顶极表面,然后进行去溶剂化的过程,然后到最后锂离子抛开溶剂化的分子束缚保护,进入到电极里面去。下面这个图就是说整个是进到框框里面,这个B值是指锂离子各个溶剂分子之间的方式和紧密程度。模型要点ABC是溶剂单元溶剂化的过程,D中的L是锂离子与溶剂之间相互作用的强弱,B值是负极表面空间的位阻效应。

我们的结论还是关于添加剂的作用。

接下来讲一下我们公司在电解液实际产品的创新,常见的各种电池体系我们都在开发,不同正极材料、负极材料、不同的能量密度、不同的电压。左上角是客户量产的数据,客户测试数据,循环还有高温性能各方面都是非常不错。右边是圆柱电池,有明显的性能优势。这是我们自己和国内一流的铝壳供应电池企业,电解液配方,我们针对它的配方在性能和成本方面进行改进,我们电解液体系不是说修修补补,根据研发理论我们做了全新的设计,可以看出来各方面都比它原来的性能大部分都要好的,成本也低,成本对比程度我这上面没有放,成本比它低18%左右。这是811对人造石墨的循环体系。我讲这个,这个是我们和客户进行配合开放的811正极对硅碳负极软包电池。这是新开发没有EC的电解液体系,我们现在用的主要是用扣式电池评价,上面数据来看没有EC的电解液目前来看还是非常有希望的,接下来会在实际软包电池做大量试验,这是无EC电解液。

简单介绍一下我们公司,我们在香河和湖州两个地方,15年了,给国内主流的电池企业有的已经在工作有的在开发当中。这是我们试验的仪器,都是一流的品牌,大部分都是国外的,我们这个品质控制这块,完全能达到国内任何厂家的要求,包括外企的审核,这是我们在香河工厂研发中心的设备,我们自己做软包电池,进行测试电解液,不仅测试电解液配方,而且我们在研究电池正负极材料各种体系,而且培养了我们人才,培养了工程师,培养了销售队伍,对知识的理解。

这是我们公司发展的规划,第一个液体电解液还是大有潜力可挖,如果理论进行突破,提升两倍、三倍我觉得还是很有希望,电解液我们不能放弃液态的。固态电解质我们已经在做研究了,我们请了日本的专家,这块日本做的比较超前,国内现在也比较热门。但是主要还是液态,固态时间还会比较长。另外一个在重要的锂盐添加剂这块我们都有所布局。谢谢大家!


敬请关注盖世汽车“2019 全球未来出行大会”直播专题!

PC:https://auto.gasgoo.com/NewsTopic/211.html

移动:https://m.gasgoo.com/news/topic/211



本文地址:https://auto.gasgoo.com/News/2019/10/31I70136242C108.shtml

文章标签: 电池

0

好文章,需要你的鼓励