國泰華榮甘朝倫：快充快放并非單純提高電導(dǎo)率即可實現(xiàn)
作為鋰離子電池的“血液”，電解液是鋰離子電池四大關(guān)鍵材料之一，一般由溶質(zhì)(提供鋰離子)、溶劑(提供鋰離子傳輸介質(zhì))和添加劑(改善性能)三部分組成，決定著電池的比容量、循環(huán)效率、安全等性能，是鋰離子電池獲得高性能的重要保證。
近日，在第四屆新能源汽車及動力電池(CIBF2023深圳)國際交流會上，張家港市國泰華榮化工新材料有限公司副總經(jīng)理甘朝倫，作題為《高性能鋰離子電池電解液設(shè)計與開發(fā)》的主題演講，并介紹了國泰華榮在高性能電解液領(lǐng)域的開發(fā)經(jīng)驗。
圖為張家港市國泰華榮化工新材料有限公司副總經(jīng)理甘朝倫發(fā)表主題演講
資料顯示，國泰華榮是國內(nèi)首家將鋰離子電池電解液商品化的企業(yè)，打破了三菱化學(xué)等日本電解液公司的市場壟斷，并將電解液價格大幅降低，交付周期大幅縮短。
受高安全、長續(xù)航等需求的帶動，高性能鋰離子電池在材料領(lǐng)域的創(chuàng)新探索速度不斷加快。作為全球頭部電解液企業(yè)，國泰華榮在電解液領(lǐng)域的布局全面且領(lǐng)先。
演講中，甘朝倫分別從磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰、高電壓/高鎳三元、鈉離子、半固態(tài)電池體系，分析介紹了多種電池體系對電解液的要求，并分享了國泰華榮的研究成果。
甘朝倫表示，在磷酸鐵鋰電池電解液方面，國泰華榮聚焦快充、長壽命以及提升電解液浸潤性的浸潤劑開發(fā)。
“添加劑方面應(yīng)用最多的是LiFSI，我們把加入不同濃度LiFSI的電解液放入到電池中測試，在高溫45℃的循環(huán)測試中發(fā)現(xiàn)，隨著LiFSI含量的增加，磷酸鐵鋰動力電池的高溫循環(huán)性能變好，但是完全取代六氟磷酸鋰以后，它的高溫循環(huán)性能又有一定的劣化，我們判斷可能跟它對鋁的腐蝕有關(guān)。”甘朝倫對LiFSI的研發(fā)這樣總結(jié)道。
同時，國泰華榮的團(tuán)隊還對另一個添加劑LiTDI進(jìn)行了大量研發(fā)測試工作，發(fā)現(xiàn)這個材料在正負(fù)極表面有一定的成膜作用，再將LiTDI跟其他鋰鹽添加劑，如四氟錳酸鋰等做對比，發(fā)現(xiàn)LiTDI的常溫循環(huán)性能是最好的。
值得注意的是，據(jù)甘朝倫介紹，為了提高電池快充性能，國泰華榮測試發(fā)現(xiàn)，隨著EC含量的增加，電解液的電導(dǎo)率是增加的，但是快充性能會變差，跟電導(dǎo)率的增加是相矛盾的。“因此我們認(rèn)為快充快放性能的提升并不是由電解液本體的電導(dǎo)率解決的，可能跟SEM的界面有關(guān)聯(lián)。”
此外，對高壓實磷酸鐵鋰電池體系，國泰華榮在開發(fā)相應(yīng)的浸潤劑;還測試了一系列含硫添加劑對磷酸鐵鋰電池壽命的影響。
在磷酸鐵錳鋰電池電解液方面，國泰華榮主要聚焦能夠抑制過渡金屬離子溶出的添加劑的開發(fā)。
對于續(xù)航里程超過500公里的電池需求，需要開發(fā)更高能量密度的電池體系，目前國泰華榮主要布局高電壓三元電池體系和高鎳三元電池體系，開發(fā)相應(yīng)的高電壓的電解液以及能夠在高鎳正極表面成膜的正極成膜添加劑。
對于新電池體系，國泰華榮還針對鈉離子電池、固態(tài)/半固態(tài)電池設(shè)立了研發(fā)項目進(jìn)行研究。
半固態(tài)電池作為向高比能全固態(tài)電池的過渡，近兩年受到業(yè)界廣泛關(guān)注。“在半固態(tài)電解質(zhì)方面，我們對聚合物、無機物、硫化物進(jìn)行研究。部分測試結(jié)果顯示，使用半固態(tài)電解質(zhì)后，電池的最高溫升有一定的降低。”
在鈉離子電池方面，國泰華榮采用碳酸酯、醚等溶劑進(jìn)行了鈉離子的相關(guān)研發(fā)，并開發(fā)出一系列產(chǎn)品，目前實驗室結(jié)果做到循環(huán)超1000次。還對比了NaPF6 和NaFSI，發(fā)現(xiàn)NaFSI的快充性能明顯優(yōu)于NaPF6。
據(jù)介紹，目前，國泰華榮在國內(nèi)的基地分別位于張家港、寧德、自貢、衢州，并在韓國和波蘭設(shè)有研發(fā)基地或生產(chǎn)基地。
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