去年,杭州街頭的公交車有不少悄然換了“新裝”。藍、綠、白三種色調的車身上,彩繪著翩翩飛舞的蝴蝶,成為杭城一道美麗的風景線。但你留意到了嗎?這些新家伙可都是不燒油的哦!清潔、零污染的純電動公交車已成為杭州新一代公交低碳、環保的代表。2015年,杭州純電動公交車減少二氧化碳排放量1.7萬噸以上。
純電動公交車的“源動力”就是鋰電池。它們完全靠鋰電池的電量行駛,清潔環保,零排放零污染。正是因為電池技術的逐步成熟,行駛里程的提升、安全性的提高等方面的不斷改善,才讓未來純電動公交的普及成為可能。那么,如何解決更長的行駛里程、更好的安全性、更短的充電時間、更久的使用壽命等問題呢?這些都是鋰電行業所追求的目標。
此外,隨著智能手機等數碼產品的快速發展,其對使用的電池要求越來越高,人們更期望于電池能夠有更小的體積、更長的待機時間和更長的使用壽命。而要想在以上這些方面取得突破,電池材料的革新甚至整個電池體系的革新不可避免。
觸電鋰電池電解液添加劑的研發
正是看準了鋰離子電池技術的發展潛力,我們嘗試憑借自身的研發優勢,在鋰離子電池技術的革新方面尋求突破。2012年,公司成立應用開發實驗室主要開展電池先進材料的研發。
四年間,實驗室先后受到了中化藍天和浙江省科技廳的研發支持,獲得浙江省科技廳實驗室建設項目、鋰電添加劑開發項目,以及中化集團與英國利茲大學的中英電池合作開發項目等的經費支持。目前,實驗室已建成了完善的紐扣、圓柱、軟包等多個電池類型的實驗生產線,實現了電池材料合成、材料分析表征、材料性能應用評測等較為完整的開發體系,組建了較為完善的研發團隊,并取得了一定的研發成果。
成果鋰電池電解液添加劑的研發進展
我司涉及的含氟類化合物,由于其電化學和化學穩定性好,介電常數高,能充分溶解有機物,并且應用溫度范圍寬,還具有高閃點和高安全性。這些化合物作為電池功能材料,可以使電池具有更優異的耐電壓性能、充放電循環性能和阻燃等性能。例如現有的成熟的電池電解液,在4.5V以上就會產生分解,不適合新的高能量密度的高電壓電池體系。而含氟溶劑具備了良好的電化學穩定性和功能性,在替代現有電池材料方面具有明顯的優勢。因此,實驗室正在通過引入氟化物,不斷改進電池體系,生產出性能更優秀、更環保的電池,迎合鋰電池行業不斷提升的技術要求,滿足人們對電池壽命和待機時間的要求。
目前,含氟化合物在鋰電池內部中主要作為正極材料、正負極粘結劑、電解質鹽和電解液添加劑而被應用。應用開發實驗室結合我司產品特點和優勢,在現有氟化產品基礎上,主要開發有三類滿足鋰電池發展方向的含氟化合物。
第一類是含氟電解質鹽。目前鋰電池的主流電解質鹽是六氟磷酸鋰,正在開發的新型含氟鋰鹽是氟磺酰亞胺鹽,該產品具有較六氟磷酸鋰更高的電導率和穩定性,作為電解質鹽應用后,可以明顯改善電池的循環壽命,和耐高低溫的能力,此產品將會改善新能源汽車電池的整體性能,為新能源汽車普及提供支持。
第二類是為含氟鋰電池電解液溶劑及添加劑。由于氟的特性,它在電解液中的添加可以提高電解液的耐電壓性、電池安全性,可以更好的形成電極保護層延長電池使用壽命,提高能源利用率,這一類化合物的開發與我司傳統特殊化學品的開發非常契合,也有很好的基礎,我們正在根據我司已有產品,設計開發相應的含氟醚和酯類產品,其中我司開發的含氟醚類產品在更高的電池電壓體系中能夠具備優良的穩定性和性能,保證電池的循環壽命和安全性,已經開始被鋰電行業小規模應用。
第三類是含氟樹脂鋰電粘結劑材料。我司的聚偏氟乙烯產品,經過工藝改性后,可以被作為鋰電池正負極材料的粘結劑,將正負極活性材料牢固地粘附到導電基材上,此類粘結劑材料相比于傳統粘結劑具有耐分解電壓高、粘結強度高等優勢,在鋰電池中也得到廣泛應用。我司正在與多個部門合作,共同積極開發推廣此品級的粘結劑樹脂,已取得噸級的市場應用成果。
展望謀求含氟鋰電產品發展
2014年,公司提出了“新材料、新技術、新應用、新發展”的科技發展戰略方向,以新材料為科技創新重點,不斷培育新技術,開展圍繞市場和產業的新應用研究,拓展新的科技服務業務。
隨著鋰電產業的快速發展,我們將緊跟產業發展趨勢,憑借我司的含氟鋰電產品特色迎頭趕上,努力實現我們開發的含氟產品在鋰電產業中的規?;a、銷售及應用,展現含氟產品在鋰電行業中的獨特性能優勢,為電池技術的發展提供支持。
我們相信,結合浙化院在氟化工產品的開發基礎和目前鋰電池的發展方向,必將在電池科技發展領域建立起中化藍天的影響力。同時,通過我們的努力,將會使無污染、零排放的新能源汽車更加普及,為城市霧霾控制、綠色環保貢獻一份力量。