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我们大家都知道电解液是一个非常复杂的体系,它里面有几种溶剂,有多种功能的添加剂,但是这个体系又是一个非常重要的体系,它对于电池各方面的性能都有很大的影响。如果我们回头看,电池材料以及开发方面,实际上对电解液的研究还是比较慢的,主要是由于以下几个原因,电解液的研发主要是从电解液提供商或者是电池制造商,这个循环周期比较长,一般至少4大6个月,有一些电池生产厂家自己开发电解液。这个电池厂家会花很多的时间放在正极、负极材料的筛选上,或者是进一步的改进上面。
电解液开发有两个特点,一个是它本身很复杂的体系,第二花在电解液开发上的时间相当短,我们高通量正好克服了这两个困难,可以大量的节省时间。
下面讲话一下硅负极电解液的开发。硅负极的容量密度很高,但是硅负极也存在着很大的挑战,主要是循环寿命方面。目前对于硅负极体系主要是采用FEC。
FEC这个材料今年加拿大的一位教授在今年发表了一篇文章,详细讨论了FEC体系的应用。明确看到了在电池循环当中FEC是被逐渐消耗的。这个FEC跟电压平台也有关系,如果电压平台升高,FEC的消耗也会更大。我们希望可以开发一款新的电解液体系。
我们采用高通量对电解液进行开发,综合考虑了这三个方面,溶剂、添加剂以及盐类。我们在这两个项目当中总共筛选了500种不同的溶剂配方,300种不同的添加剂,每一种添加剂至少测试两种溶度,还有10种盐类。大家一般会想到我是不是可以把所有的组合起来?
我们在设计当中是通过分批,而且是每一批进行合理设计,总共筛选了2000个配方。我在溶剂里面分为两类,碳酸脂类和非碳酸脂类。
添加剂对于硅负极的要求会更高,我们会根据硅负极可能的功能来进行设计。
我们做完电池之后进行测试,我们测试它所有的性能指标,我今天主要看的是在它的容量保持力。在这里面每一个点代表一个实验。你看在非碳酸脂类,我们都有一些溶剂的配方,容量保持力都有很大的提高。
右边这个,在这里面有不同的添加剂,按照可能的功能来进行设计,每一种颜色代表一种添加剂。你可以看到有一些添加剂对于它的容量保持力有很大的提高,有一些反而是有副作用的。
这里面涉及到一个相关的作用,我下面举一个简单的例子。在这300个添加剂里面分为26个不同的种类。你可以看到,在这里面有两种不同的添加剂,两种不同的溶剂,你也可以看到,在这里面这个碳酸脂类的性能有所提高。这个就要求做一个比较全面的、相关性的实验设计。
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