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

　　為更好地推動全球范圍的跨界協(xié)同，理清出行公司、汽車公司、城市等各個主體在未來出行生態(tài)中的角色，討論未來出行方式、出行科技、交通結(jié)構(gòu)、交通戰(zhàn)略會發(fā)生的重大變化以及整個行業(yè)將面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，中國電動汽車百人會組織舉辦2019 全球未來出行大會，以推動出行生態(tài)變革、轉(zhuǎn)型創(chuàng)新和國際協(xié)同，迎接出行革命。以下為香河昆侖化學(xué)有限公司董事長郭營軍演講內(nèi)容實(shí)錄： 　　各位行業(yè)朋友大家下午好，很久沒有上臺演講了，我們這個香河昆侖化學(xué)公司是做電解液的，剛才也講了我們在湖州那時(shí)候建了一個新工廠，為了配合江浙或者是南方的客戶來進(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，這個主要是我們長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。這個是用不同的溶劑做循環(huán)，循環(huán)初始形成SEI膜，這個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。左上角這個是碳酸質(zhì)類，黑色是SEI膜形成過程，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)為它只對鋰離子的溶劑化的共遷入起主導(dǎo)作用，對后續(xù)影響沒有我們想象那么大。這是SEI膜理論做了一個表面的模型。碳酸鋰的表面有電壓是比較高的，我們認(rèn)為它是沒有SEI膜，石墨表面會形成上面圖所示的，相對來說比較復(fù)雜的SEI膜的組成和結(jié)構(gòu)。這個就是因?yàn)槭?fù)極電位，整個溶劑在表面會進(jìn)行電化還原，碳酸鋰為什么循環(huán)壽命長，它就沒有形成SEI膜反復(fù)的反應(yīng)，進(jìn)行消耗，相對來說比較穩(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類似的情況。也就是說我們這個理論把傳統(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，拍腦袋想這個合理，那個加多少這個加多少，沒有辦法定量，憑經(jīng)驗(yàn)，憑感覺，已經(jīng)完全不能滿足我們這個動力電池以及其他高能量密度電池對電解液開發(fā)的需要，迫切我們需要創(chuàng)新一個新的理論指導(dǎo)我們研發(fā)和配方的設(shè)計(jì)。 　　這里面有一個問題，鋰離子形成配體之后，溶劑與配體之間的相互作用，以及對溶劑本身的還原能力有沒有影響，有多大影響，這都是我們需要考慮的，不能說我們打個比方把這個電解液的結(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，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VC按體積比5%的話，它相當(dāng)于7.8摩爾濃度，這個濃度比較高。相比2%的VC，它的濃度相當(dāng)于0.31個摩爾，換算成摩爾濃度以后，大家對電解液的組成認(rèn)識可能又更直觀一點(diǎn)，而原來那種百分比完全不知道它到底是怎么個之間的比例。這樣的話把鋰離子、溶劑、添加劑之間相對來說更加形象的表示，因?yàn)閯偛耪f了我們就是一個一個環(huán)繞鋰離子周邊有溶劑有添加劑，都是按數(shù)字、按數(shù)量來構(gòu)建模型。我們把這個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鋰離子溶劑化配位的作用。右邊這個兩個圖，主要是含DTD和不含DTD的添加劑，因?yàn)镈TD是一個比較強(qiáng)的溶劑化的添加劑，它對整個循環(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，通過膜位阻降低界面處電子傳導(dǎo)能力來降低表面副反應(yīng)，對阻止鋰溶劑共嵌入沒有幫助，添加劑不只局限于成膜，更重要帶來溶劑化的變化。 　　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)下面這個第一個圖是純PC，逐漸加入6V磷酸鋰再加DTD會顯著改變電解液的容量，這個溶劑結(jié)構(gòu)會影響SEI膜進(jìn)而影響電池的性能，這個理論講起來比較復(fù)雜一點(diǎn)，我先簡單這么跟大家講一下，算拋磚引玉。 　　這個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。下面這個圖就是說整個是進(jìn)到框框里面，這個B值是指鋰離子各個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)，客戶測試數(shù)據(jù)，循環(huán)還有高溫性能各方面都是非常不錯。右邊是圓柱電池，有明顯的性能優(yōu)勢。這是我們自己和國內(nèi)一流的鋁殼供應(yīng)電池企業(yè)，電解液配方，我們針對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)，可以看出來各方面都比它原來的性能大部分都要好的，成本也低，成本對比程度我這上面沒有放，成本比它低18%左右。這是811對人造石墨的循環(huán)體系。我講這個，這個是我們和客戶進(jìn)行配合開放的811正極對硅碳負(fù)極軟包電池。這是新開發(fā)沒有EC的電解液體系，我們現(xiàn)在用的主要是用扣式電池評價(jià)，上面數(shù)據(jù)來看沒有EC的電解液目前來看還是非常有希望的，接下來會在實(shí)際軟包電池做大量試驗(yàn)，這是無EC電解液。 　　簡單介紹一下我們公司，我們在香河和湖州兩個地方，15年了，給國內(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。這是我們試驗(yàn)的儀器，都是一流的品牌，大部分都是國外的，我們這個品質(zhì)控制這塊，完全能達(dá)到國內(nèi)任何廠家的要求，包括外企的審核，這是我們在香河工廠研發(fā)中心的設(shè)備，我們自己做軟包電池，進(jìn)行測試電解液，不僅測試電解液配方，而且我們在研究電池正負(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，對知識的理解。 　　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，我們請了日本的專家，這塊日本做的比較超前，國內(nèi)現(xiàn)在也比較熱門。但是主要還是液態(tài)，固態(tài)時(shí)間還會比較長。另外一個在重要的鋰鹽添加劑這塊我們都有所布局。謝謝大家!

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

7月17日，韓國ENCHEM(億恩科)株式會社入股湖州昆侖動力電池材料有限公司簽約儀式隆重舉行。據(jù)電池中國網(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同步舉行?！?