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③功能电解质已经成为供应商不断开发的产品,从而不断扩展其新产品范畴
本次论坛,国内外知名电解质企业,如我国张家港国泰华荣、深圳新宙邦和德国巴斯夫等都阐述了他们在新型功能电解质方面的进展,尤其是配合HV正极锂离子电池的电解质添加剂选择方面的进展。他们的产品基本上覆盖了前述功能添加剂的各类型功能电解质,包括综合类、高温类、高电压类、阻燃类、过充电类以及浸润类等。日本大金则是采用含氟溶剂的电解质,测试锂离子电池在高电压运行下的性能,可使LCO在4.5V(相对金属锂的电压)下较稳定循环。同时国泰华荣与大金都采用含氟溶剂的电解质显示出5V尖晶石正极在4.9V-3.0V下循环稳定性的显著改善等。
特别提到的是美国Wildcat Discovery Technologies公司 提出的“高通量方法,High Throughput Approach”来合成与筛选及实验材料,可以做到“事半功倍”的效果。在本次论坛上他们以寻找适合启停电池用的高低温电解质为例,解决可承受高温储存与低温功率提升两大问题的电解质体系选择。报告给出的结果表明,他们采用6000个电池在一年内完成了实验(平行通道进行),将高温储存阻抗增加降低了40%,使低温阻抗也降低了40%。最后的电解质采用了新的溶剂和添加剂满足宽广温度要求,电解质本身对LTO低温性能起到关键作用,而SEI膜的性质对于石墨和LTO都是重要的。采用高通量电池实验结果与大型电池是吻合一致的,因此,这种高通量方法非常值得关注。
④功能电解质已经在锂离子电池产品中得到应用,显示出重要价值
在锂离子电池厂家的IT锂离子电池能量密度不断提升的路线图上,采用提高LCO充电电压的技术路线得到普遍采纳。表1列出了LCO充电电压提高值对能量密度提升的贡献,显然这一变动就基本上能满足IT制造商对电池能量密度提升的要求。然而,除了正极材料本身的稳定性措施外,本次论坛重点交流的高电压功能电解质研究与发展是必须的,否则电池的寿命急速下降而失效。同样,在实现动力电池比能量提升时,高电压5V或提高电压的NMC类正极材料也是重点选择对象,此时更需要研究与发展出合适的高电压功能电解质,以在提升锂离子电池性能基础上、实现稳定循环寿命以及电池安全运行等要求。本次论坛几位电池制造商的报告充分显示了功能电解质应用于电池产品的效果与成果,如BAK采用4.4VLCO的聚合物电池产品,常温循环寿命可由无功能添加剂的200余次(80%)增至有高电压添加剂的400次以上(90%);又如力神的346974聚合物电池产品采用含高电压添加剂的功能电解质,在4.4V/3V下比能量超过650Wh/L,循环600次容量保持率>90%,电池膨胀率<8%等。
表1 提高LCO充电电压值与能量密度增加的关系
(表中数据摘自BAK报告)
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