國泰華榮蔡偉：面向高比能體系，電解液聚焦正負極界面和溶劑研發(fā)
【電池中國11月11日 遂寧訊】由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會、中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會、電池中國網(wǎng)聯(lián)合四川省經(jīng)濟和信息化廳、四川省經(jīng)濟合作局、遂寧市人民政府共同舉辦的“2022中國（遂寧）國際鋰電產(chǎn)業(yè)大會暨新能源汽車及動力電池國際交流會”11月9-10日在遂寧召開。
在11月10日上午舉辦的“聚焦高比能動力電池關(guān)鍵材料”主題論壇上，張家港市國泰華榮化工新材料有限公司資深研發(fā)工程師蔡偉，就“高比能鋰離子電池電解液開發(fā)進展”作主題演講。
據(jù)蔡偉介紹，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。其母公司瑞泰新材已于今年6月在深交所成功上市。
產(chǎn)品布局方面，國泰華榮產(chǎn)品主要包括兩類：一類是鋰離子電池電解液，主要客戶包括寧德時代、LG化學(xué)、億緯鋰能等，另一類是有機硅產(chǎn)品。
電解液產(chǎn)能方面，目前，國泰華榮主要有三個生產(chǎn)基地，國內(nèi)基地分別位于江蘇張家港和福建寧德，海外基地位于波蘭，每個基地產(chǎn)能均為4萬噸/年。
不僅如此，在鋰離子電池市場快速發(fā)展背景下，作為行業(yè)的先入者，國泰華榮積極擴產(chǎn)。“到今年年底，張家港基地產(chǎn)能將達10萬噸，寧德基地產(chǎn)能將達12萬噸，加上波蘭基地的4萬噸，電解液合計產(chǎn)能將達26萬噸。后期寧德基地產(chǎn)能將擴展到50萬噸，波蘭基地產(chǎn)能將達30萬噸，加上在浙江衢州、四川自貢各有一個年產(chǎn)30萬噸的電解液項目在建設(shè)中，到2025年，電解液總產(chǎn)能將達150萬噸。”蔡偉介紹道。
從市場來看，目前，國泰華榮的銷售網(wǎng)絡(luò)覆蓋亞洲、歐洲和北美地區(qū)。得益于鋰離子電池市場爆發(fā)式增長，其電解液銷量從2016年的不足2萬噸，到2021年已經(jīng)提升到接近8萬噸。
聚焦本場論壇主題，蔡偉詳細介紹了國泰華榮在高比能體系電池電解液領(lǐng)域的開發(fā)工作。
蔡偉指出，“面向高比能電池體系，從電解液開發(fā)來講，主要分為高電壓三元體系、高鎳三元體系和硅負極體系。”
據(jù)介紹，目前電解液痛點主要體現(xiàn)在：硅負極體系在鋰離子充放過程中，體積膨脹比較大，給電解液帶來較大挑戰(zhàn)；高電壓三元體系和高鎳三元體系面臨的問題比較趨同，主要表現(xiàn)為過渡金屬離子溶出對負極SEI膜的破壞、表面相變、鋰鎳離子混排等。
蔡偉表示，為解決以上問題，電解液方面圍繞正極和電解液的界面，負極和電解液的界面，以及溶劑這三個方面進行開發(fā)。
正極方面，嘗試采用一些添加劑，在正極材料表面形成穩(wěn)定的CR膜，促使正極材料表面穩(wěn)定的同時，阻斷材料和電解液的直接接觸，抑制界面反應(yīng)。
負極方面，研究采用一些低內(nèi)阻添加劑，以形成更好的SEI膜。
溶劑方面，考慮氟代溶劑、酚類溶劑、晶類溶劑、離子液體等。蔡偉強調(diào)，“酚類溶劑和晶類溶劑對石墨負極的兼容性比較差，離子液體價格比較昂貴，在商業(yè)化應(yīng)用中有很多問題，所以目前比較接近商業(yè)化應(yīng)用的還是氟代溶劑。”
新型電解液的研發(fā)離不開添加劑的選擇，通過大量實驗和檢測工作，蔡偉總結(jié)了團隊在添加劑上的研發(fā)成果：
第一，低阻抗成膜添加劑DTD、LiDFP能夠有效提高高電壓三元體系電池低溫、常溫循環(huán)等性能。
第二，TMSP、S0065、 LiDFBOP等添加劑可以在正極材料表面成膜，提高電解液在高電壓體系中的穩(wěn)定性，有效提高電池性能。
第三，具有高氧化電位Shuttle型過充添加劑的開發(fā)對高比能體系電池安全性有重要意義。
此外，蔡偉通過圖片展示了GCICP、原子吸收、紅外等研發(fā)分析設(shè)備，同時他還表示，比起設(shè)備，國泰華榮20多年來積累的豐富的測試方法和經(jīng)驗更為寶貴，從而保證了分析數(shù)據(jù)的準確性和全面性，以及對新物質(zhì)的分析能力。知識產(chǎn)權(quán)方面，截至今年上半年，在電解液方面申請了349件專利，已授權(quán)專利達119件，還承擔(dān)了國家級、省部級多項科研項目，國家級項目達12項。
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