【CBIS2020】昆侖化學(xué)郭營軍:新型電解液材料的開發(fā)及應(yīng)用
2020-10-30 17:27
2020年10月16日-17日,“第五屆動(dòng)力電池應(yīng)用國際峰會(huì)(CBIS2020)暨首屆中國新能源新材料(寧德)峰會(huì)”盛大開幕,在主題論壇2上,香河昆侖化學(xué)制品有限公司、湖州昆侖億恩科電池材料有限公司 董事長郭營軍發(fā)表了題為“新型電解液材料的開發(fā)及應(yīng)用”的精彩演講。
以下為采訪實(shí)錄:
大家下午好!借著今天的報(bào)告這個(gè)機(jī)會(huì)講一講昆侖公司在鋰電池電解液方面所做得一些工作。
這兩個(gè)圖是辦公樓,設(shè)計(jì)各方面還是非常漂亮。我講的包含這幾個(gè)內(nèi)容:一個(gè)是公司的一些情況介紹,第二個(gè)是我們韓國合作伙伴的情況介紹,第三個(gè)是一些研究開發(fā)的具體情況,第四個(gè)是我們?cè)陉P(guān)鍵的添加劑專利方面所做的工作,第五個(gè)是特色產(chǎn)品展示,還有未來產(chǎn)品規(guī)劃。
中間上面這個(gè)照片是我們湖州公司的車間內(nèi)景,上面右側(cè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)景,這是我們大門。整個(gè)工廠從設(shè)計(jì)、規(guī)劃、布局到外觀等都是不錯(cuò)的,工廠年產(chǎn)電解液2萬噸。接著二期規(guī)劃大概4到6萬噸,現(xiàn)在正緊鑼密鼓進(jìn)入二期實(shí)施階段。
我們有國內(nèi)比較完備的電解液的研發(fā)硬件條件,包括電性能的測(cè)試,包括所有全套的安全測(cè)試的裝置,還有新型的添加劑的合成。
這是韓國合作伙伴enchem的簡單介紹,他們是韓國頂級(jí)的電解液公司,現(xiàn)在主要給LG、SK供應(yīng)電解液。這個(gè)公司于2014年正式開始業(yè)務(wù),公司的老板原來是三星電解液技術(shù)負(fù)責(zé)人。我們兩個(gè)公司強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),共同開拓未來大有前景的鋰電池電解液市場(chǎng),在中國市場(chǎng)和國外市場(chǎng)一起來開拓。這是詳細(xì)的一些情況,除了在韓國有工廠,以及在中國國內(nèi)和我們合資,在歐洲、波蘭也有工廠已經(jīng)建成,在美國也準(zhǔn)備籌建一個(gè)工廠。
這是研究開發(fā)的支撐體系。香河昆侖和湖州昆侖的研發(fā)是一體的,客戶是我們服務(wù)的中心。我們?yōu)榭蛻暨M(jìn)行定制化的技術(shù)開發(fā),多樣性的技術(shù)轉(zhuǎn)換,聯(lián)合開發(fā)電解液。我們也會(huì)聯(lián)合供應(yīng)商進(jìn)行一些開發(fā),并滿足客戶的要求?,F(xiàn)在的電解液研究整體上處于一個(gè)經(jīng)驗(yàn)主義的模式。我們和中科院長春應(yīng)化所的博士生導(dǎo)師合作,在電解液理論創(chuàng)新方面做了大量的工作,主要是電解液結(jié)構(gòu)理論與實(shí)踐創(chuàng)新,對(duì)電解液整個(gè)的分子技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì),也就是以前提出來的電解液溶劑化理論。
因?yàn)樵谌虻匿囯姵睾碗娊庖菏袌?chǎng)上,韓國公司是不可忽視的力量。像現(xiàn)在比較火的LG、SK應(yīng)該是我們國內(nèi)電池廠都面臨的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,當(dāng)然電解液是一個(gè)關(guān)鍵。我們的合作伙伴enchem具備技術(shù)優(yōu)勢(shì),主要人員有20多年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn),還有一些自主的添加劑技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)。所以說強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合會(huì)有一個(gè)比較好的效果。
我們量產(chǎn)的產(chǎn)品,現(xiàn)在有比較特色的可以講的有三種,第一種是高安全不燃燒的電解液,特點(diǎn)是電解液不燃燒,而且對(duì)電芯的影響基本上沒有,實(shí)際上對(duì)電芯的影響是一個(gè)痛點(diǎn)?,F(xiàn)在的問題還在于成本上,我們準(zhǔn)備把成本降低一半,滿足國家汽車5分鐘逃離時(shí)間的要求,我們把成本降下來以后準(zhǔn)備大力推廣。第二類是300Wh/Kg這種811對(duì)硅碳的電解液,已經(jīng)量產(chǎn),用于大型的無人機(jī)上面,每個(gè)月都有突破。第三類是超高溫的85度的電解液產(chǎn)品,可以高溫循環(huán)1000多鐘。除此之外,還有數(shù)碼電池,現(xiàn)在能量密度要求越來越多,開發(fā)相應(yīng)的電解液,電壓到4.45V。
另外,電解液的配方設(shè)計(jì),解決客戶面臨的一系列循環(huán)內(nèi)阻的問題方面,這兩年非常重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題的布局。因?yàn)橹袊囯姵禺a(chǎn)業(yè)的痛點(diǎn)就是在知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面,和美國、日本、韓國都有一些障礙,都有一些屏障,我們需要想辦法突破。我們這兩年申請(qǐng)了幾十項(xiàng)相關(guān)的專利,包括電解液的配方,新的添加劑的物質(zhì)結(jié)構(gòu),包括添加劑的應(yīng)用。這是我們電解液這幾年申請(qǐng)的相關(guān)專利,有幾十項(xiàng)。右邊幾個(gè)添加劑是解決目前一些新型的傳統(tǒng)添加劑運(yùn)用的弱點(diǎn),上面的是結(jié)合了VC和DTD的特點(diǎn),降低電池阻抗,延長電池的壽命。還有第二類特殊鋰鹽的添加劑,主要用于高溫鎳的材料體系;還有高電壓保護(hù)的添加劑。這也都是在全球?qū)儆谛挛镔|(zhì),我們已經(jīng)申請(qǐng)相關(guān)專利。這是我們現(xiàn)在自己開發(fā)出來的一些添加劑做的小試、中試的產(chǎn)品,這些添加劑有不同的用途,現(xiàn)在是比較時(shí)髦,用量在逐步加大的添加劑。
現(xiàn)在已經(jīng)有很多添加劑供應(yīng)商,為啥我們要開發(fā)這些新型的添加劑,我們主要還是要著力提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。電解液現(xiàn)在不僅僅是一個(gè)各種材料的混配,也要具備更加深刻、深入的專利技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán),這樣才能走得更遠(yuǎn)不被別人所制約。所以說我們這兩年在這方面下了大量的功夫,我們研發(fā)人員有四十多人,在電解液配方、新物質(zhì)合成應(yīng)用方面做大量的具有開拓性的創(chuàng)新工作。
成本控制這塊,我就不多講了,主要是我們和韓國這塊聯(lián)合起來。湖州工廠采用比較先進(jìn)的DCS和MES系統(tǒng),這個(gè)效率比較高,所以這一塊的成本可以有效管控。
這是特色產(chǎn)品,剛才說得超低溫電解液與高鎳電解液,上面這是循環(huán)曲線圖,下面是811硅碳的電解液。應(yīng)該說這個(gè)性能在國內(nèi)還是領(lǐng)先,還是不錯(cuò)的。右邊這是數(shù)據(jù)對(duì)比,和同行競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手進(jìn)行對(duì)比,我們性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于對(duì)方的性能。
這是開發(fā)的高安全電解液,稍微重點(diǎn)講一下,這個(gè)電解液加入以后,解決了所有的短路、針刺、過沖、加熱,包括海水浸泡等一系列的測(cè)試。這個(gè)電池不是小電池,都是50~100Ah。通過我們的技術(shù),我們希望把成本降到40元左右。電解液一旦成本降下來以后,我們可以大量推廣,一定程度上可以緩解對(duì)鋰電池安全性的焦慮。
這是高倍率的電解液,可以實(shí)現(xiàn)120C到150C的大倍率放電,上面這個(gè)曲線是和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的對(duì)比,還是有明顯的優(yōu)勢(shì),這個(gè)倍率是100C以上,也是相當(dāng)高的。
這是未來發(fā)展的思路,一是特殊的電解液,特種功能。第二個(gè)固態(tài)電解質(zhì)。第三個(gè)是支持這些功能電解液的特殊物質(zhì)。像超高溫的我們目標(biāo)是180℃不起火,95℃循環(huán),超低溫-70℃還可以放電。高功率滿足200C高功率放電。這不是傳統(tǒng)的動(dòng)力電池,是在特殊的場(chǎng)合應(yīng)用。固體電解質(zhì),不詳細(xì)講了,這也是一個(gè)熱點(diǎn)。還有特種物質(zhì),自主合成,并且有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。
我的報(bào)告就這么多,謝謝大家!
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