2019全球未來(lái)出行大會(huì)|香河昆侖化學(xué)有限公司董事長(zhǎng)郭營(yíng)軍：新型電解液的研究進(jìn)展與理論創(chuàng)新

　　為更好地推動(dòng)全球范圍的跨界協(xié)同，理清出行公司、汽車公司、城市等各個(gè)主體在未來(lái)出行生態(tài)中的角色，討論未來(lái)出行方式、出行科技、交通結(jié)構(gòu)、交通戰(zhàn)略會(huì)發(fā)生的重大變化以及整個(gè)行業(yè)將面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)組織舉辦2019 全球未來(lái)出行大會(huì)，以推動(dòng)出行生態(tài)變革、轉(zhuǎn)型創(chuàng)新和國(guó)際協(xié)同，迎接出行革命。以下為香河昆侖化學(xué)有限公司董事長(zhǎng)郭營(yíng)軍演講內(nèi)容實(shí)錄： 　　各位行業(yè)朋友大家下午好，很久沒(méi)有上臺(tái)演講了，我們這個(gè)香河昆侖化學(xué)公司是做電解液的，剛才也講了我們?cè)诤菽菚r(shí)候建了一個(gè)新工廠，為了配合江浙或者是南方的客戶來(lái)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)配套，公司成立15年一直專注于做鋰電池電解液的開發(fā)。 　　下面我從這幾個(gè)方面給大家做一下工作匯報(bào)。第一是電解液做的理論創(chuàng)新研究，這個(gè)主要是我們長(zhǎng)城液化所研究員和結(jié)合我們公司實(shí)際研發(fā)情況做了理論的創(chuàng)新。大家一般認(rèn)為電解液現(xiàn)在理論基礎(chǔ)鋰電池的運(yùn)行機(jī)制基礎(chǔ)就是SEI膜，實(shí)際SEI膜背后大有文章，我們理論基礎(chǔ)起點(diǎn)在于把SEI膜理論往前推進(jìn)一步，或者是叫突破性的理論，整個(gè)電解液本體鋰離子溶劑、添加劑以及其他新加入的分子，他們之間的溶劑化，他們相互作用，對(duì)SEI膜以及后繼的循環(huán)各種性能有著深遠(yuǎn)的影響，不僅是大家看到的SEI膜表面的情況。這個(gè)是用不同的溶劑做循環(huán)，循環(huán)初始形成SEI膜，這個(gè)SEI膜形成以后拆開以后再換不同的電解液，它的循環(huán)后續(xù)完全是不一樣的。左上角這個(gè)是碳酸質(zhì)類，黑色是SEI膜形成過(guò)程，紅色是循環(huán)，碳酸質(zhì)類可以形成比較良好的SEI膜。D這個(gè)圖是醚類，如果低溶度很難形成，如果把電解質(zhì)濃度加高，從0.4加到2.5又可以穩(wěn)定循環(huán)，拆開以后換了酯類的溶劑又可以穩(wěn)定的循環(huán)，我們建立了一系列的模型。相比SEI膜電解液鋰離子溶劑化更占主要作用。SEI膜我們初步的結(jié)論，目前我們認(rèn)為它只對(duì)鋰離子的溶劑化的共遷入起主導(dǎo)作用，對(duì)后續(xù)影響沒(méi)有我們想象那么大。這是SEI膜理論做了一個(gè)表面的模型。碳酸鋰的表面有電壓是比較高的，我們認(rèn)為它是沒(méi)有SEI膜，石墨表面會(huì)形成上面圖所示的，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜的SEI膜的組成和結(jié)構(gòu)。這個(gè)就是因?yàn)槭?fù)極電位，整個(gè)溶劑在表面會(huì)進(jìn)行電化還原，碳酸鋰為什么循環(huán)壽命長(zhǎng)，它就沒(méi)有形成SEI膜反復(fù)的反應(yīng)，進(jìn)行消耗，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較穩(wěn)定。石墨在不斷形成反應(yīng)，可能SEI膜穩(wěn)定好了以后，這種反應(yīng)是非常小的，雖然小還是有。一定程度SEI膜破壞了以后會(huì)形成很多副反應(yīng)，到最后電池也就崩潰了。 　　這是理論的模型，我們對(duì)正極材料研究，電解液材料是溶劑單元，電解液組成是鹽+分散劑組成，這和我們正極材料是一個(gè)類似的情況。也就是說(shuō)我們這個(gè)理論把傳統(tǒng)的SEI膜理論往前更推進(jìn)了一步，因?yàn)楝F(xiàn)在大家做電解液研究，成了一種經(jīng)驗(yàn)主義，電解液配方大家跟中藥抓藥方似的，拍腦袋想這個(gè)合理，那個(gè)加多少這個(gè)加多少，沒(méi)有辦法定量，憑經(jīng)驗(yàn)，憑感覺(jué)，已經(jīng)完全不能滿足我們這個(gè)動(dòng)力電池以及其他高能量密度電池對(duì)電解液開發(fā)的需要，迫切我們需要?jiǎng)?chuàng)新一個(gè)新的理論指導(dǎo)我們研發(fā)和配方的設(shè)計(jì)。 　　這里面有一個(gè)問(wèn)題，鋰離子形成配體之后，溶劑與配體之間的相互作用，以及對(duì)溶劑本身的還原能力有沒(méi)有影響，有多大影響，這都是我們需要考慮的，不能說(shuō)我們打個(gè)比方把這個(gè)電解液的結(jié)構(gòu)類比成正極材料就算結(jié)束了。 　　我們把電解液非常重要的組成添加劑摘出來(lái)，現(xiàn)在添加劑含量一般用百分比表示，1%2%3%或者百分之0點(diǎn)幾，實(shí)際上我們換個(gè)角度，我們可以把它變成摩爾數(shù)，變成摩爾數(shù)以后，第一個(gè)VC按體積比5%的話，它相當(dāng)于7.8摩爾濃度，這個(gè)濃度比較高。相比2%的VC，它的濃度相當(dāng)于0.31個(gè)摩爾，換算成摩爾濃度以后，大家對(duì)電解液的組成認(rèn)識(shí)可能又更直觀一點(diǎn)，而原來(lái)那種百分比完全不知道它到底是怎么個(gè)之間的比例。這樣的話把鋰離子、溶劑、添加劑之間相對(duì)來(lái)說(shuō)更加形象的表示，因?yàn)閯偛耪f(shuō)了我們就是一個(gè)一個(gè)環(huán)繞鋰離子周邊有溶劑有添加劑，都是按數(shù)字、按數(shù)量來(lái)構(gòu)建模型。我們把這個(gè)添加劑折合成摩爾數(shù)的量，顯得更加科學(xué)，更加直觀。剛才說(shuō)添加劑實(shí)際加入量換成摩爾度比我們想象中要高。 　　電解液添加劑它的作用一般作為成膜添加劑，我們現(xiàn)在進(jìn)一步的研究添加劑在電解液中起到很好的對(duì)鋰離子溶劑化配位的作用。右邊這個(gè)兩個(gè)圖，主要是含DTD和不含DTD的添加劑，因?yàn)镈TD是一個(gè)比較強(qiáng)的溶劑化的添加劑，它對(duì)整個(gè)循環(huán)影響比較影響?，F(xiàn)在DTD是如火如荼新型的添加劑。SEI的作用，通過(guò)膜位阻降低界面處電子傳導(dǎo)能力來(lái)降低表面副反應(yīng)，對(duì)阻止鋰溶劑共嵌入沒(méi)有幫助，添加劑不只局限于成膜，更重要帶來(lái)溶劑化的變化。 　　這是電解液還是添加劑的作用，一系列的電解液體系里面建立起模型，鋰離子和溶劑分子、添加劑之間，依據(jù)下面這個(gè)第一個(gè)圖是純PC，逐漸加入6V磷酸鋰再加DTD會(huì)顯著改變電解液的容量，這個(gè)溶劑結(jié)構(gòu)會(huì)影響SEI膜進(jìn)而影響電池的性能，這個(gè)理論講起來(lái)比較復(fù)雜一點(diǎn)，我先簡(jiǎn)單這么跟大家講一下，算拋磚引玉。 　　這個(gè)是去溶劑化的模型界面電解液在電極界面的去溶劑化的模型，鋰離子周圍被溶劑化的分子包含著，逐漸靠近頂極表面，然后進(jìn)行去溶劑化的過(guò)程，然后到最后鋰離子拋開溶劑化的分子束縛保護(hù)，進(jìn)入到電極里面去。下面這個(gè)圖就是說(shuō)整個(gè)是進(jìn)到框框里面，這個(gè)B值是指鋰離子各個(gè)溶劑分子之間的方式和緊密程度。模型要點(diǎn)ABC是溶劑單元溶劑化的過(guò)程，D中的L是鋰離子與溶劑之間相互作用的強(qiáng)弱，B值是負(fù)極表面空間的位阻效應(yīng)。 　　我們的結(jié)論還是關(guān)于添加劑的作用。 　　接下來(lái)講一下我們公司在電解液實(shí)際產(chǎn)品的創(chuàng)新，常見的各種電池體系我們都在開發(fā)，不同正極材料、負(fù)極材料、不同的能量密度、不同的電壓。左上角是客戶量產(chǎn)的數(shù)據(jù)，客戶測(cè)試數(shù)據(jù)，循環(huán)還有高溫性能各方面都是非常不錯(cuò)。右邊是圓柱電池，有明顯的性能優(yōu)勢(shì)。這是我們自己和國(guó)內(nèi)一流的鋁殼供應(yīng)電池企業(yè)，電解液配方，我們針對(duì)它的配方在性能和成本方面進(jìn)行改進(jìn)，我們電解液體系不是說(shuō)修修補(bǔ)補(bǔ)，根據(jù)研發(fā)理論我們做了全新的設(shè)計(jì)，可以看出來(lái)各方面都比它原來(lái)的性能大部分都要好的，成本也低，成本對(duì)比程度我這上面沒(méi)有放，成本比它低18%左右。這是811對(duì)人造石墨的循環(huán)體系。我講這個(gè)，這個(gè)是我們和客戶進(jìn)行配合開放的811正極對(duì)硅碳負(fù)極軟包電池。這是新開發(fā)沒(méi)有EC的電解液體系，我們現(xiàn)在用的主要是用扣式電池評(píng)價(jià)，上面數(shù)據(jù)來(lái)看沒(méi)有EC的電解液目前來(lái)看還是非常有希望的，接下來(lái)會(huì)在實(shí)際軟包電池做大量試驗(yàn)，這是無(wú)EC電解液。 　　簡(jiǎn)單介紹一下我們公司，我們?cè)谙愫雍秃輧蓚€(gè)地方，15年了，給國(guó)內(nèi)主流的電池企業(yè)有的已經(jīng)在工作有的在開發(fā)當(dāng)中。這是我們?cè)囼?yàn)的儀器，都是一流的品牌，大部分都是國(guó)外的，我們這個(gè)品質(zhì)控制這塊，完全能達(dá)到國(guó)內(nèi)任何廠家的要求，包括外企的審核，這是我們?cè)谙愫庸S研發(fā)中心的設(shè)備，我們自己做軟包電池，進(jìn)行測(cè)試電解液，不僅測(cè)試電解液配方，而且我們?cè)谘芯侩姵卣?fù)極材料各種體系，而且培養(yǎng)了我們?nèi)瞬?，培養(yǎng)了工程師，培養(yǎng)了銷售隊(duì)伍，對(duì)知識(shí)的理解。 　　這是我們公司發(fā)展的規(guī)劃，液體電解液還是大有潛力可挖，如果理論進(jìn)行突破，提升兩倍、三倍我覺(jué)得還是很有希望，電解液我們不能放棄液態(tài)的。固態(tài)電解質(zhì)我們已經(jīng)在做研究了，我們請(qǐng)了日本的專家，這塊日本做的比較超前，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在也比較熱門。但是主要還是液態(tài)，固態(tài)時(shí)間還會(huì)比較長(zhǎng)。另外一個(gè)在重要的鋰鹽添加劑這塊我們都有所布局。謝謝大家!

韓國(guó)ENCHEM入股湖州昆侖化學(xué) 共同打造極具競(jìng)爭(zhēng)力的電解液產(chǎn)品

7月17日，韓國(guó)ENCHEM(億恩科)株式會(huì)社入股湖州昆侖動(dòng)力電池材料有限公司簽約儀式隆重舉行。據(jù)電池中國(guó)網(wǎng)了解，鑒于當(dāng)前新冠肺炎疫情影響，此次簽約儀式以線上視頻的形式在兩國(guó)同步舉行?！?