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    　　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(fā)表了題為“新型電解液材料的開發(fā)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(shè)計各方面還是非常漂亮。我講的包含這幾個內(nèi)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(fā)的具體情況，第四個是我們在關(guān)鍵的添加劑專利方面所做的工作，第五個是特色產(chǎn)品展示，還有未來產(chǎn)品規(guī)劃。

　　中間上面這個照片是我們湖州公司的車間內(nèi)景，上面右側(cè)實驗內(nèi)景，這是我們大門。整個工廠從設(shè)計、規(guī)劃、布局到外觀等都是不錯的，工廠年產(chǎn)電解液2萬噸。接著二期規(guī)劃大概4到6萬噸，現(xiàn)在正緊鑼密鼓進入二期實施階段。

　　我們有國內(nèi)比較完備的電解液的研發(fā)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(xiàn)在主要給LG、SK供應電解液。這個公司于2014年正式開始業(yè)務，公司的老板原來是三星電解液技術(shù)負責人。我們兩個公司強強聯(lián)合，優(yōu)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(nèi)和我們合資，在歐洲、波蘭也有工廠已經(jīng)建成，在美國也準備籌建一個工廠。

　　這是研究開發(fā)的支撐體系。香河昆侖和湖州昆侖的研發(fā)是一體的，客戶是我們服務的中心。我們?yōu)榭蛻暨M行定制化的技術(shù)開發(fā)，多樣性的技術(shù)轉(zhuǎn)換，聯(lián)合開發(fā)電解液。我們也會聯(lián)合供應商進行一些開發(fā)，并滿足客戶的要求?，F(xiàn)在的電解液研究整體上處于一個經(jīng)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(chuàng)新方面做了大量的工作，主要是電解液結(jié)構(gòu)理論與實踐創(chuàng)新，對電解液整個的分子技術(shù)進行相關(guān)的設(shè)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(xiàn)在比較火的LG、SK應該是我們國內(nèi)電池廠都面臨的強大競爭對手，當然電解液是一個關(guān)鍵。我們的合作伙伴enchem具備技術(shù)優(yōu)勢，主要人員有20多年的研發(fā)經(jīng)驗，還有一些自主的添加劑技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)。所以說強強聯(lián)合會有一個比較好的效果。

　　我們量產(chǎn)的產(chǎn)品，現(xiàn)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(xiàn)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(jīng)量產(chǎn)，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(chǎn)品，可以高溫循環(huán)1000多鐘。除此之外，還有數(shù)碼電池，現(xiàn)在能量密度要求越來越多，開發(fā)相應的電解液，電壓到4.45V。

　　另外，電解液的配方設(shè)計，解決客戶面臨的一系列循環(huán)內(nèi)阻的問題方面，這兩年非常重視知識產(chǎn)權(quán)問題的布局。因為中國鋰電池產(chǎn)業(yè)的痛點就是在知識產(chǎn)權(quán)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(guān)的專利，包括電解液的配方，新的添加劑的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，包括添加劑的應用。這是我們電解液這幾年申請的相關(guān)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(tǒng)添加劑運用的弱點，上面的是結(jié)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?qū)儆谛挛镔|(zhì)，我們已經(jīng)申請相關(guān)專利。這是我們現(xiàn)在自己開發(fā)出來的一些添加劑做的小試、中試的產(chǎn)品，這些添加劑有不同的用途，現(xiàn)在是比較時髦，用量在逐步加大的添加劑。

　　現(xiàn)在已經(jīng)有很多添加劑供應商，為啥我們要開發(fā)這些新型的添加劑，我們主要還是要著力提高企業(yè)的核心競爭力。電解液現(xiàn)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(shù)知識產(chǎn)權(quán)，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(fā)人員有四十多人，在電解液配方、新物質(zhì)合成應用方面做大量的具有開拓性的創(chuàng)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(lián)合起來。湖州工廠采用比較先進的DCS和MES系統(tǒng)，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(chǎn)品，剛才說得超低溫電解液與高鎳電解液，上面這是循環(huán)曲線圖，下面是811硅碳的電解液。應該說這個性能在國內(nèi)還是領(lǐng)先，還是不錯的。右邊這是數(shù)據(jù)對比，和同行競爭對手進行對比，我們性能遠遠優(yōu)于對方的性能。

　　這是開發(fā)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(shù)，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。

　　這是高倍率的電解液，可以實現(xiàn)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(yōu)勢，這個倍率是100C以上，也是相當高的。

　　這是未來發(fā)展的思路，一是特殊的電解液，特種功能。第二個固態(tài)電解質(zhì)。第三個是支持這些功能電解液的特殊物質(zhì)。像超高溫的我們目標是180℃不起火，95℃循環(huán)，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(tǒng)的動力電池，是在特殊的場合應用。固體電解質(zhì)，不詳細講了，這也是一個熱點。還有特種物質(zhì)，自主合成，并且有知識產(chǎn)權(quán)的保護。

　　我的報告就這么多，謝謝大家!
        

      
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    　　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有限公司董事長郭營軍演講內(nèi)容實錄：

　　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公司是做電解液的，剛才也講了我們在湖州那時候建了一個新工廠，為了配合江浙或者是南方的客戶來進行產(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。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)合我們公司實際研發(fā)情況做了理論的創(chuàng)新。大家一般認為電解液現(xiàn)在理論基礎(chǔ)鋰電池的運行機制基礎(chǔ)就是SEI膜，實際SEI膜背后大有文章，我們理論基礎(chǔ)起點在于把SEI膜理論往前推進一步，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，目前我們認為它只對鋰離子的溶劑化的共遷入起主導作用，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，相對來說比較復雜的SEI膜的組成和結(jié)構(gòu)。這個就是因為石墨負極電位，整個溶劑在表面會進行電化還原，碳酸鋰為什么循環(huán)壽命長，它就沒有形成SEI膜反復的反應，進行消耗，相對來說比較穩(wěn)定。石墨在不斷形成反應，可能SEI膜穩(wěn)定好了以后，這種反應是非常小的，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，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膜理論往前更推進了一步，因為現(xiàn)在大家做電解液研究，成了一種經(jīng)驗主義，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，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我們研發(fā)和配方的設(shè)計。

　　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點幾，實際上我們換個角度，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識可能又更直觀一點，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，因為剛才說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，更加直觀。剛才說添加劑實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，因為DTD是一個比較強的溶劑化的添加劑，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能力來降低表面副反應，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膜進而影響電池的性能，這個理論講起來比較復雜一點，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，進入到電極里面去。下面這個圖就是說整個是進到框框里面，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弱，B值是負極表面空間的位阻效應。

　　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行改進，我們電解液體系不是說修修補補，根據(jù)研發(fā)理論我們做了全新的設(shè)計，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行配合開放的811正極對硅碳負極軟包電池。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，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，接下來會在實際軟包電池做大量試驗，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)當中。這是我們試驗的儀器，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極材料各種體系，而且培養(yǎng)了我們?nèi)瞬牛囵B(yǎng)了工程師，培養(yǎng)了銷售隊伍，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!
        

      
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　　電池百人會企業(yè)家“問道”長興暨后疫情時代·2020中國電池新能源產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)健康發(fā)展企業(yè)家論壇現(xiàn)場

　　電池百人會-電池網(wǎng)8月5日訊(肖何 浙江長興報道)8月4日-7日，由中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、電池百人會、長興縣人民政府主辦，長興縣商務局、長興縣新能源裝備高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)(畫溪街道)承辦，中俄新能源材料技術(shù)研究院、華夏幸福基業(yè)股份有限公司、浙江省新能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新服務綜合體支持的電池百人會企業(yè)家“問道”長興暨后疫情時代·2020中國電池新能源產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)健康發(fā)展企業(yè)家論壇在浙江省湖州市長興縣舉行。

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　　香河昆侖化學制品有限公司化學研發(fā)負責人孫春勝

　　5日，香河昆侖化學制品有限公司化學研發(fā)負責人孫春勝在論壇上做了題為《高端電解液的研究進展》的主題演講，分享了香河昆侖產(chǎn)能情況、高端電解液研發(fā)進展等，電池網(wǎng)摘選了其部分精彩觀點，以饗讀者：

　　資料顯示，香河昆侖成立于2004年，是國內(nèi)老牌動力電解液廠家，擁有十分豐富的電解液研發(fā)、生產(chǎn)、品質(zhì)控制經(jīng)驗。公司香河工廠現(xiàn)有產(chǎn)能為8000噸/年;公司下屬公司昆侖材料創(chuàng)立于2017年，位于湖州長興，規(guī)劃年產(chǎn)量6萬噸，一期產(chǎn)能20000噸/年于2018年9月投產(chǎn)，二期擬再建設(shè)40000噸產(chǎn)能。

　　在技術(shù)方面，香河昆侖目前共申請專利96件，其中發(fā)明專利43件。近2年申請的發(fā)明專利達到40件，正在加快專利的布局。

　　關(guān)于高端電解液的研究進展，孫春勝主要分享了高安全性電解液、無EC電解液研究等。

　　其中，香河昆侖開發(fā)的適用于300Wh/Kg的高鎳硅碳的高安全電解液，應用于20Ah以上的電池，其擠壓、針刺、熱箱等安全性能均通過，解決了高能量密度與高安全兼顧的問題，已經(jīng)批量生產(chǎn)。香河昆侖通過原物質(zhì)的研發(fā)，電解液成分組合及其與正負極的保護作用的研究，高溫循環(huán)與低溫容量得到進一步的提升，目前客戶產(chǎn)品處在中試階段。

　　香河昆侖開發(fā)的無EC電解液的電池極化較小，循環(huán)后，歐姆阻抗較小，且高溫下OCV電壓穩(wěn)定，自放電小。

　　關(guān)于未來的規(guī)劃，孫春勝表示，香河昆侖除了上文提到的高端電解液研發(fā)，還將關(guān)注新型鋰鹽添加劑的開發(fā)、全固態(tài)電解質(zhì)的研發(fā)等。

　　此外，電池網(wǎng)獲悉，7月17日，韓國ENCHEM株式會社與昆侖材料舉行線上入股簽約儀式。ENCHEM公司成立于2012年，成為韓國LGC、SKI、Nesscap、Kokam(柯卡姆)、EIG等公司的供應商。目前已在歐洲波蘭和美國布局電解液生產(chǎn)基地。
        

      
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