锂电池尤其是动力锂电池行业正处在快速发展阶段。虽然该阶段下的锂电行业存在很多问题,比如制造工艺整体水平偏低、安全事故不断、资本炒作日趋严重等,但同时也有很多有志之士正用自己的力量去解决这些问题,解决方式之一就是不断革新各类技术。在此背景下,为鼓励技术创新,记录行业重大变革力量,高

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提升锂电池性能要靠新型材料 哪家材料企业创新技术较强?

2016-08-09 08:44 来源:高工锂电 作者: 万萍萍

锂电池尤其是动力锂电池行业正处在快速发展阶段。虽然该阶段下的锂电行业存在很多问题,比如制造工艺整体水平偏低、安全事故不断、资本炒作日趋严重等,但同时也有很多有志之士正用自己的力量去解决这些问题,解决方式之一就是不断革新各类技术。

在此背景下,为鼓励技术创新,记录行业重大变革力量,高工锂电发起了2016年度高工金球奖评选。本届评选自从6月1日开始报名,截至目前已经有众多锂电企业参与其中。值得一提的是,从本届金球奖的报名情况来看,参选“年度创新技术、产品”奖项的锂电企业明显比往年多,这无疑显示出行业新兴变革的力量正在壮大。

本文主要围绕锂电材料创新技术展开(由于字数受限,本文只选取了部分参与金球奖评选企业的创新产品及技术,其余将在后续报道中呈现),且看这些材料创新技术解决了哪些实际问题,技术先进性体现在哪:

1蓝海黑石:BA-306C水性锂电池粘合剂

蓝海黑石参与竞选“年度创新技术、产品”的是BA-306C水性锂离子电池粘合剂。

该产品通过对分子结构的设计,使粘合剂分子保持较高的柔韧性,从而改善水性粘合剂在应用过程由于烘烤温度偏高导致的极片卷边以及开裂等现象,提高了打浆及涂布效率;同时通过特殊功能单元的引入,使粘合剂分子对NCM等三元材料的分散性大大提高,解决了三元材料在水性粘合剂中常出现的起皮现象。

值得一提的是,该产品不仅解决了业内困扰已久的水性粘合剂在三元材料中应用效果差的难题,同时BA-306C在电池中应用性能表现优异,在低温以及倍率性方面表现出优于油性粘合剂的电化学性能。

2明基材料:三层陶瓷涂覆隔离膜

目前国内隔膜生产方法主要有干法、湿法两种,有干法单层PP、湿法PE、单法双拉PP、陶瓷涂布膜等生产产品。为提高安全性,动力电池隔膜主要是往高透气、强耐热、高安全性方向发展,涂布和多层复合技术将得到广泛应用。

明基材料参与本届金球奖评选的产品是动力电池用三层热断路型陶瓷涂覆隔离膜。在涂覆隔膜上,明基材料解决了业界采用陶瓷隔膜发生的水分问题,目前水分含量、三层隔膜常规品内阻在已知的产品中已达业界领先水平,是国内唯一供货商。该产品已通过国内动力电池大厂验证测试,同时还在日产汽车、松下等日本电池厂进行持续验证。

值得一提的是,该产品在生产工艺上,通过自主研发的技术,降低了生产成本,并能够为电池提供更好的安全性能。明基材料透露,该款隔膜已到达量产阶段。

3上海顶皓:多层复合功能隔膜

上海顶皓参与本届金球奖评选的产品是锂离子电池用多层复合功能隔膜。其核心技术是将耐热性、粘结层和闭孔层多层涂层浆料分别通过合适的方式涂覆在多微孔结构的基膜上,该技术解决了当前动力电池在大功率充放电过程中出现的安全性问题。

与市场上普遍使用的聚烯烃类多孔膜相比,该复合功能隔膜采用耐热性能更好的PET,PIB等聚合物多孔膜作为基材,其耐热性提升,在200℃高温下加热1h以内,热收缩率小于1%, 且由于闭孔层的引入,使得电池隔膜在不正常充放电的过程中,温度升高超过110℃,有机高分子微球通过膨胀实现隔膜孔隙率的降低,切断了锂离子的传输通道,提高了电池的安全性。

4青岛昊鑫:石墨烯复合导电浆料

青岛昊鑫参与本届金球奖评选的产品是石墨烯复合导电浆料。本产品采用自家生产的石墨烯和碳纳米管,可批量生产少层(2-6层)石墨烯,石墨烯可控比表面积200-800m2/g,且氧含量≤4%,成本低,导电性高;独有的碳纳米管工业提纯工艺,提纯的碳纳米管金属含量<100ppm,新研发的少壁碳纳米管直径4-6nm,长度50-100um,粉末电阻≤60,特别适合锂电池正极材料。

据了解,在高性能导电剂的材料选择中,碳纳米管是管道式的线接触,形成3D的导电网络,离子通过率高,而石墨烯是面式接触,导电性较碳纳米管更好,通过将这两种材料进行复合,提高了浆料的导电性,减少原料的用量,降低了成本。

值得一提的是,青岛昊鑫石墨烯复合导电浆料产品中金属杂质残余总量低于30ppm,避免了金属杂质带来的安全隐患;粘度在1000-2000mPa*s之间,使得产品能完全适用于密封式管道,实现高效自动投料,减小了环境水分、温度对电池性能的影响;细度小,石墨烯在溶剂中不易发生沉降,能够长时间储存,稳定性好;具有高导电性、易分散的特性,在锂离子电池导电剂方面优势明显。

5凌志新材:LZ302Z发泡硅胶/有机硅封装一体化方案

凌志新材报名参与本届金球奖的分别是“有机硅封装一体化解决方案”年度创新技术和“LZ302Z发泡硅胶”年度创新产品。

据了解,在锂电池防水密封方面,凌志新材的发泡硅胶(LZ302Z)具有卓越的耐永久压缩形变和抗蠕变性能,同时其阻燃性能(到达94V0等级)、绝缘性能和耐温性能突出,并具有无毒环保等特性。

该产品主要针对PACK的密封、防水、防尘、阻燃、轻量化、长寿命等技术难题,解决了业内提出的“密封达到IP67等级,以及8年10万公里”的要求。同时该产品还填补了国内高端产品长期依赖进口的局面,同时极大降低成本,具有很高的性价比,完全可以替代其他材料,解决性能上和寿命上的短板。

在锂电池阻燃防爆方面,凌志新材的有机硅灌封胶具有V-0级的阻燃性能,同时具有密度低,密封性和突破性好等特性。当个别电池单元发生漏液、爆炸、起火时,可以迅速阻断火焰传播,防止破坏波及电池组内的其他电池单元,为锂电池的安全运行提供保障。

在锂电池温度控制方面,凌志新材的有机硅灌封胶以及具有超高导热率的导热垫片能够有效耗散电池组及电芯产生的热量,同时使得电池组内温场保持均衡。此外,该灌封胶所具有的高热容性能还可以在电池组形成一个围绕电池芯的热屏蔽,这样,即使环境温度非常极端,电池仍然可以高效运行。

6硅宝科技:4926动力汽车电源安全灌封胶

在本届高工金球奖的“年度创新产品”奖项中,硅宝科技参选的产品是硅宝4926动力汽车电源安全灌封胶。该产品主要针对圆柱18650电池研发,主要解决电池组合成PACK后的散热、阻燃、轻量化、防水、抗震以及单颗电池爆炸后不引起整包电池爆炸燃烧等技术难题,同时也解决软包和方形电池散热、防水、抗震和出现燃烧时延缓燃烧时间增加逃生时间的问题。

据了解,硅宝科技的该款产品能够有效地提升PACK的散热、安全等性能,配套公司自己研发的超大注胶量双液灌胶机施工方便、快捷。较PACK之前使用的导热垫片、风扇、冷却液循环系统等散热方案,这款产品不仅解决了散热效果,还解决了安全、阻燃、抗震、防水等性能,并且成本下降一半以上,性价比很高。

值得一提的是,该产品采用特殊催化体系达到产品固化要求,与PACK制造过程中焊接材料、电芯材料、金属材料等兼容,不引起化学反应和腐蚀。

硅宝科技表示,研发该款参选产品有三个技术难点:一是同一密度低、导热高、阻燃等级高三个技术融合问题;二是同一产品抗震性好,但是应力超低的相反技术特点;三是同一产品既要导热又要隔热的相反技术特点。

而依赖于一支强大的研发团队,硅宝科技齐心协力解决了上述难题,并取得导热达0.8W/m.k以上(电芯间温场均匀度小于5°C,最高温度较风冷降低5-8°C),阻燃达F0级,密度小于1.25,产品同时具备抗震性、超低应力、导热隔热性能的成果。

7深圳斯诺:高容量硅基锂电池负极材料

为提升锂电池能量密度,企业正在积极研发新型负极材料。相比较而言,硅具有高达4200mAh/g 的理论容量,最有希望取代石墨碳材料。但需注意的是,硅作为负极材料使用时,伴随着巨大的体积变化,导致材料结构的崩塌和电极材料的剥落而使电极材料失去电接触,从而造成电极的循环性能急剧下降,因此在锂离子蓄电池中很难实际应用。目前改善硅负极性能的研究趋势就是制备硅与其它材料的复合材料或合金。

而斯诺在硅负极材料上取得了较大突破,携“高容量硅基锂电池负极材料”参与角逐本届金球奖“年度创新技术、产品”奖项。据了解,本产品是公司与国内高校共同研发,利用各自的优势,采用具有多孔结构的硅粉,并结合碳材料的稳定性而制备的高容量硅基锂电池负极材料,具有高容量、长循环的特点,首次库伦效率可达95%,500周循环材料克容量保持率为1000mAh/g以上。

高容量硅基锂电池负极材料较石墨负极材料具有容量高的优势,且在技术上解决了硅在充电过程中的膨胀效应,安全性能得到较大提升;有别于传统制备技术中硅和石墨简单混合或复合工艺,该产品制备的多孔硅-碳复合负极材料,循环性能也明显改善。总之,本产品材料生产工艺独特,科用于对容量有较高要求的锂电池应用领域,具有较强的市场竞争力。

斯诺透露,该项目产品目前处于研发阶段,还未推向市场,但相关技术指标已达到预计目标,预计于2016年10月底陆续进行中试和规模化生产,届时可提供样品供客户测试。 

原标题:提升锂电池性能要靠新型材料 哪家材料企业创新技术较强?

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