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【CBIS2020】昆仑化学郭营军:新型电解液材料的开发及应用

盖世直播 2020-10-17 00:11:55

2020年10月16日-17日,“第五届动力电池应用国际峰会(CBIS2020)暨首届中国新能源新材料(宁德)峰会”盛大开幕,在主题论坛2上,香河昆仑化学制品有限公司、湖州昆仑亿恩科电池材料有限公司  董事长郭营军发表了题为“新型电解液材料的开发及应用”的精彩演讲。

电池

以下为采访实录:

大家下午好!借着今天的报告这个机会讲一讲昆仑公司在锂电池电解液方面所做得一些工作。

这两个图是办公楼,设计各方面还是非常漂亮。我讲的包含这几个内容:一个是公司的一些情况介绍,第二个是我们韩国合作伙伴的情况介绍,第三个是一些研究开发的具体情况,第四个是我们在关键的添加剂专利方面所做的工作,第五个是特色产品展示,还有未来产品规划。

中间上面这个照片是我们湖州公司的车间内景,上面右侧实验内景,这是我们大门。整个工厂从设计、规划、布局到外观等都是不错的,工厂年产电解液2万吨。接着二期规划大概4到6万吨,现在正紧锣密鼓进入二期实施阶段。

我们有国内比较完备的电解液的研发硬件条件,包括电性能的测试,包括所有全套的安全测试的装置,还有新型的添加剂的合成。

这是韩国合作伙伴enchem的简单介绍,他们是韩国顶级的电解液公司,现在主要给LG、SK供应电解液。这个公司于2014年正式开始业务,公司的老板原来是三星电解液技术负责人。我们两个公司强强联合,优势互补,共同开拓未来大有前景的锂电池电解液市场,在中国市场和国外市场一起来开拓。这是详细的一些情况,除了在韩国有工厂,以及在中国国内和我们合资,在欧洲、波兰也有工厂已经建成,在美国也准备筹建一个工厂。

这是研究开发的支撑体系。香河昆仑和湖州昆仑的研发是一体的,客户是我们服务的中心。我们为客户进行定制化的技术开发,多样性的技术转换,联合开发电解液。我们也会联合供应商进行一些开发,并满足客户的要求。现在的电解液研究整体上处于一个经验主义的模式。我们和中科院长春应化所的博士生导师合作,在电解液理论创新方面做了大量的工作,主要是电解液结构理论与实践创新,对电解液整个的分子技术进行相关的设计,也就是以前提出来的电解液溶剂化理论。

因为在全球的锂电池和电解液市场上,韩国公司是不可忽视的力量。像现在比较火的LG、SK应该是我们国内电池厂都面临的强大竞争对手,当然电解液是一个关键。我们的合作伙伴enchem具备技术优势,主要人员有20多年的研发经验,还有一些自主的添加剂技术和知识产权。所以说强强联合会有一个比较好的效果。

我们量产的产品,现在有比较特色的可以讲的有三种,第一种是高安全不燃烧的电解液,特点是电解液不燃烧,而且对电芯的影响基本上没有,实际上对电芯的影响是一个痛点。现在的问题还在于成本上,我们准备把成本降低一半,满足国家汽车5分钟逃离时间的要求,我们把成本降下来以后准备大力推广。第二类是300Wh/Kg这种811对硅碳的电解液,已经量产,用于大型的无人机上面,每个月都有突破。第三类是超高温的85度的电解液产品,可以高温循环1000多钟。除此之外,还有数码电池,现在能量密度要求越来越多,开发相应的电解液,电压到4.45V。

另外,电解液的配方设计,解决客户面临的一系列循环内阻的问题方面,这两年非常重视知识产权问题的布局。因为中国锂电池产业的痛点就是在知识产权方面,和美国、日本、韩国都有一些障碍,都有一些屏障,我们需要想办法突破。我们这两年申请了几十项相关的专利,包括电解液的配方,新的添加剂的物质结构,包括添加剂的应用。这是我们电解液这几年申请的相关专利,有几十项。右边几个添加剂是解决目前一些新型的传统添加剂运用的弱点,第一个最上面的是结合了VC和DTD的特点,降低电池阻抗,延长电池的寿命。还有第二类特殊锂盐的添加剂,主要用于高温镍的材料体系;还有高电压保护的添加剂。这也都是在全球属于新物质,首创,我们已经申请相关专利。这是我们现在自己开发出来的一些添加剂做的小试、中试的产品,这些添加剂有不同的用途,现在是比较时髦,用量在逐步加大的添加剂。

现在已经有很多添加剂供应商,为啥我们要开发这些新型的添加剂,我们主要还是要着力提高企业的核心竞争力。电解液现在不仅仅是一个各种材料的混配,也要具备更加深刻、深入的专利技术知识产权,这样才能走得更远不被别人所制约。所以说我们这两年在这方面下了大量的功夫,我们研发人员有四十多人,在电解液配方、新物质合成应用方面做大量的具有开拓性的创新工作。

成本控制这块,我就不多讲了,主要是我们和韩国这块联合起来。湖州工厂采用比较先进的DCS和MES系统,这个效率比较高,所以这一块的成本可以有效管控。

这是特色产品,刚才说得超低温电解液与高镍电解液,上面这是循环曲线图,下面是811硅碳的电解液。应该说这个性能在国内还是领先,还是不错的。右边这是数据对比,和同行竞争对手进行对比,我们性能远远优于对方的性能。

这是开发的高安全电解液,稍微重点讲一下,这个电解液加入以后,解决了所有的短路、针刺、过冲、加热,包括海水浸泡等一系列的测试。这个电池不是小电池,都是50~100Ah。通过我们的技术,我们希望把成本降到40元左右。电解液一旦成本降下来以后,我们可以大量推广,一定程度上可以缓解对锂电池安全性的焦虑。

这是超高倍率的电解液,可以实现120C到150C的大倍率放电,上面这个曲线是和竞争对手的对比,还是有明显的优势,这个倍率是100C以上,也是相当高的。

这是未来发展的思路,一是特殊的电解液,特种功能。第二个固态电解质。第三个是支持这些功能电解液的特殊物质。像超高温的我们目标是180℃不起火,95℃循环,超低温-70℃还可以放电。高功率满足200C高功率放电。这不是传统的动力电池,是在特殊的场合应用。固体电解质,不详细讲了,这也是一个热点。还有特种物质,自主合成,并且有知识产权的保护。

我的报告就这么多,谢谢大家!

   (注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅,仅作为参考资料,请勿转载!)

本文地址:https://auto.gasgoo.com/news/202010/17I70221648C103.shtml

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