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【CBIS2020】昆侖化學郭營軍:新型電解液材料的開發及應用

【摘要】:
2020年10月16日-17日,“第五屆動力電池應用國際峰會(CBIS2020)暨首屆中國新能源新材料(寧德)峰會”盛大開幕,在主題論壇2上,香河昆侖化學制品有限公司、湖州昆侖億恩科電池材料有限公司董事長郭營軍發表了題為“新型電解液材料的開發及應用”的精彩演講。

  2020年10月16日-17日,“第五屆動力電池應用國際峰會(CBIS2020)暨首屆中國新能源新材料(寧德)峰會”盛大開幕,在主題論壇2上,香河昆侖化學制品有限公司、湖州昆侖億恩科電池材料有限公司 董事長郭營軍發表了題為“新型電解液材料的開發及應用”的精彩演講。

  以下為采訪實錄:

  大家下午好!借著今天的報告這個機會講一講昆侖公司在鋰電池電解液方面所做得一些工作。

  這兩個圖是辦公樓,設計各方面還是非常漂亮。我講的包含這幾個內容:一個是公司的一些情況介紹,第二個是我們韓國合作伙伴的情況介紹,第三個是一些研究開發的具體情況,第四個是我們在關鍵的添加劑專利方面所做的工作,第五個是特色產品展示,還有未來產品規劃。

  中間上面這個照片是我們湖州公司的車間內景,上面右側實驗內景,這是我們大門。整個工廠從設計、規劃、布局到外觀等都是不錯的,工廠年產電解液2萬噸。接著二期規劃大概4到6萬噸,現在正緊鑼密鼓進入二期實施階段。

  我們有國內比較完備的電解液的研發硬件條件,包括電性能的測試,包括所有全套的安全測試的裝置,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,他們是韓國頂級的電解液公司,現在主要給LG、SK供應電解液。這個公司于2014年正式開始業務,公司的老板原來是三星電解液技術負責人。我們兩個公司強強聯合,優勢互補,共同開拓未來大有前景的鋰電池電解液市場,在中國市場和國外市場一起來開拓。這是詳細的一些情況,除了在韓國有工廠,以及在中國國內和我們合資,在歐洲、波蘭也有工廠已經建成,在美國也準備籌建一個工廠。

  這是研究開發的支撐體系。香河昆侖和湖州昆侖的研發是一體的,客戶是我們服務的中心。我們為客戶進行定制化的技術開發,多樣性的技術轉換,聯合開發電解液。我們也會聯合供應商進行一些開發,并滿足客戶的要求。現在的電解液研究整體上處于一個經驗主義的模式。我們和中科院長春應化所的博士生導師合作,在電解液理論創新方面做了大量的工作,主要是電解液結構理論與實踐創新,對電解液整個的分子技術進行相關的設計,也就是以前提出來的電解液溶劑化理論。

  因為在全球的鋰電池和電解液市場上,韓國公司是不可忽視的力量。像現在比較火的LG、SK應該是我們國內電池廠都面臨的強大競爭對手,當然電解液是一個關鍵。我們的合作伙伴enchem具備技術優勢,主要人員有20多年的研發經驗,還有一些自主的添加劑技術和知識產權。所以說強強聯合會有一個比較好的效果。

  我們量產的產品,現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,特點是電解液不燃燒,而且對電芯的影響基本上沒有,實際上對電芯的影響是一個痛點。現在的問題還在于成本上,我們準備把成本降低一半,滿足國家汽車5分鐘逃離時間的要求,我們把成本降下來以后準備大力推廣。第二類是300Wh/Kg這種811對硅碳的電解液,已經量產,用于大型的無人機上面,每個月都有突破。第三類是超高溫的85度的電解液產品,可以高溫循環1000多鐘。除此之外,還有數碼電池,現在能量密度要求越來越多,開發相應的電解液,電壓到4.45V。

  另外,電解液的配方設計,解決客戶面臨的一系列循環內阻的問題方面,這兩年非常重視知識產權問題的布局。因為中國鋰電池產業的痛點就是在知識產權方面,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。我們這兩年申請了幾十項相關的專利,包括電解液的配方,新的添加劑的物質結構,包括添加劑的應用。這是我們電解液這幾年申請的相關專利,有幾十項。右邊幾個添加劑是解決目前一些新型的傳統添加劑運用的弱點,第一個最上面的是結合了VC和DTD的特點,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;還有高電壓保護的添加劑。這也都是在全球屬于新物質,首創,我們已經申請相關專利。這是我們現在自己開發出來的一些添加劑做的小試、中試的產品,這些添加劑有不同的用途,現在是比較時髦,用量在逐步加大的添加劑。

  現在已經有很多添加劑供應商,為啥我們要開發這些新型的添加劑,我們主要還是要著力提高企業的核心競爭力。電解液現在不僅僅是一個各種材料的混配,也要具備更加深刻、深入的專利技術知識產權,這樣才能走得更遠不被別人所制約。所以說我們這兩年在這方面下了大量的功夫,我們研發人員有四十多人,在電解液配方、新物質合成應用方面做大量的具有開拓性的創新工作。

  成本控制這塊,我就不多講了,主要是我們和韓國這塊聯合起來。湖州工廠采用比較先進的DCS和MES系統,這個效率比較高,所以這一塊的成本可以有效管控。

  這是特色產品,剛才說得超低溫電解液與高鎳電解液,上面這是循環曲線圖,下面是811硅碳的電解液。應該說這個性能在國內還是領先,還是不錯的。右邊這是數據對比,和同行競爭對手進行對比,我們性能遠遠優于對方的性能。

  這是開發的高安全電解液,稍微重點講一下,這個電解液加入以后,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試。這個電池不是小電池,都是50~100Ah。通過我們的技術,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鋰電池安全性的焦慮。

  這是超高倍率的電解液,可以實現120C到150C的大倍率放電,上面這個曲線是和競爭對手的對比,還是有明顯的優勢,這個倍率是100C以上,也是相當高的。

  這是未來發展的思路,一是特殊的電解液,特種功能。第二個固態電解質。第三個是支持這些功能電解液的特殊物質。像超高溫的我們目標是180℃不起火,95℃循環,超低溫-70℃還可以放電。高功率滿足200C高功率放電。這不是傳統的動力電池,是在特殊的場合應用。固體電解質,不詳細講了,這也是一個熱點。還有特種物質,自主合成,并且有知識產權的保護。

  我的報告就這么多,謝謝大家!

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