昆侖億恩科孫春勝：動力電池電解液定向創新與應用“探析”
日前，“第六屆動力電池應用國際峰會(CBIS2021)”在江西贛州舉辦。來自國內整車、動力電池、材料、設備等產業鏈頭部企業和行業機構，以及國外部分在華產業鏈企業代表匯聚于此，共同圍繞新發展格局下，產業鏈交付、供應鏈安全與保障、雙碳目標與全球化市場新格局、材料技術突破與產業化應用等產業鏈核心議題進行深入交流探討。
圖為湖州昆侖億恩科電池材料有限公司研發總監孫春勝作主題演講
在“鋰電材料供應鏈安全與保障”主題論壇上，湖州昆侖億恩科電池材料有限公司研發總監孫春勝以《動力電池電解液技術的定向創新與應用》為題，向與會代表分享了昆侖億恩科在電解液技術方面的研發進展和成果，以及“通過產品的技術創新來促進產業鏈的穩定”思考。
演講中，孫春勝表示，電池和電解液開發的出發點和落腳點，基本上都是在保證電池安全性的前提下，在成本、壽命和性能方面，尋找到四者之間的“平衡”。
目前電池的安全和性能主要是根據應用場景和材料體系劃分的，具體到安全性方面，比如高低溫的安全、大倍率充放電的安全、模擬事故碰撞的擠壓或針刺的安全，以及過充電，過熱或短路等使用不當產生的安全問題。此外，還有一些安全問題與電解液物理氣化產氣、電池內阻、電池間和電池內部的熱分布不均、電池界面膜高溫下分解產氣，電解液在電極界面的氧化分解和鋰鹽高溫下的自分解等因素有關。
據介紹，在從電解液角度來提高電池的安全性，一般有三類應對措施：一是防范性的，防范事故發生;其次是抑制性的，一旦事故發生增加逃生時間;再者是革新性的，通過技術創新，減少電解液消耗或高溫負反應，另外還有業界普遍關注的固態電解質及固態電池的解決方案等。
孫春勝表示，目前昆侖億恩科通過整合IPO(輸入、過程和輸出)流程，通過精益架構，采用小型化、標準化的高通量篩選技術，篩選配方組合成，篩選電解液的配方跟正負極之間的匹配性，以及篩選一些新物質有針對性得提升電池性能。
據悉，昆侖億恩科在電解液性能改善方面主要有以下幾個舉措：
措施一，采用一些偏濃度的電解液。在電池局部使用高濃電解液(LHCEs)，以提高鋰金屬電池和鋰離子電池的循環穩定性。據透露，目前該技術在高鎳(NCM811)體系上測試使用，其安全、常溫/低溫倍率放電性能和循環性能都有不錯的表現。
措施二，采用無EC電解液。孫春勝介紹，如果電解液當中沒有EC，電解液自身的劣化和電解液在電池中的劣化都會慢得多。采用無EC電解液的電池，其首次效率、電解液氧化、大倍率性能、循環性能都會較一般電解液電池好得多。
措施三，寬溫對策。據悉，鋰離子電池低溫性能差的主要因素尚有爭論，但究其原因有以下三個方面的因素：一是低溫下電解液的粘度增大，電導率降低;二是電解液/電極界面膜阻抗和電荷轉移阻抗增大;三是鋰離子在材料本體中的遷移速率降低，由此造成低溫下電極極化加劇，充放電容量減小。
昆侖億恩科通過在電解液中補鋰，使用新添加劑，在不增加成本的前提下采用部分碳酸酯的替代方案來改善電解液低溫、循環等性能。
此外，針對電池不同應用場景，昆侖億恩科還創新使用不同電解液添加劑等產品，來滿足不同市場的需求。
措施四，阻燃設計。據介紹，阻燃的機理措施主要是通過捕獲氧自由基;阻燃方面的工作涉及到凝膠電解液。
在凝膠電解液方面，常見的有如下幾種。第一種是無機快離子導體Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3和PVDF-HFP混合制備一種阻燃型凝膠聚合物電解質膜，用于高安全性的金屬鋰電池;第二種通過優化聚丙烯腈[polyacrylonitrile，PAN，(a)]、碳酸酯溶劑和LiPF6的比例制備出一種PAN基的阻燃性凝膠聚合物電解質;第三種，將全氟聚醚[Fluorolink E10H，(d)]交聯后制備出一種不燃、熱穩定性高、電化學穩定窗口寬[高達5 V (vs. Li/Li+)]的凝膠聚合物電解質;第四種，將基于聚(1-甲基-3-(2-丙烯酰氧基己基)咪唑鎓-四氟硼酸鹽)的凝膠聚合物電解質應用于LiCoO2電池中。
相關閱讀：
驗證碼：
