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            大咖論道!六氟磷酸鋰/鈉電“普魯士藍”/電解液演進/溶劑化結構 |昆侖論劍專題報道



            7月25日,“昆侖新材·宜賓江安 24萬噸電解液項目(一期)投產儀式暨第三屆‘昆侖論劍’行業論壇”活動盛大召開。來自新能源領域專家學者、產業鏈企業代表、產業投資者及媒體人士,聚焦鋰電市場、產業、技術以及生態等話題展開思想交鋒。
            經過了精彩的技術發布環節,迎來本次行業討論的壓軸戲“昆侖論劍”,來自新能源不同領域的學者專家,帶來了自己的報告分享,觀點碰撞、異彩紛呈。

             

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            “什么東西都會有泡沫,有泡沫也是市場繁榮的一個表現?!?/strong>
             

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                                                                                                                                       多氟多新材料有限公司總經理 李云峰
            多氟多新材料有限公司總經理李云峰,就電解液相關六氟磷酸鋰行業趨勢進行了分析。
            他表示,當下也是六氟企業較為艱難的日子,賽道的周期波動,六氟市場處于一個價格下探的狀態,多數企業處于一個盈利較為困難的時期。什么樣的企業才能在行業的大浪淘沙中生存下去?什么樣的企業能真正能推動行業發展?
             

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            對此李云峰認為,“我們覺得技術研發還是要走在第一位,最終還是質量第一、成本第一、技術第一。如果把這些做下來,企業才是有競爭力的,電解液行業也將會是健康的?!?br>
             

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            “鈉電,至少2060碳中和之前我們都可以作為一個事業來干?!?/strong> 

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                                                                                                         浙江大學教授、湖州超鈉新能源科技有限公司董事長姜銀珠
            會上,浙江大學教授、湖州超鈉新能源科技有限公司董事長姜銀珠,對鈉電應用場景進行了研判。他表示,鈉離子電池整體工藝與鋰電非常類似,中國鋰電產業配套完善、工藝成熟,這為鈉電產業的發展帶來了極大的便利。與鋰離子電池相比,鈉離子電池功率特性突出,在高功率、低溫等應用場合有著明顯應用優勢。
            “鈉電,我想更多是做鋰電的補充。因為儲能應用的場景足夠大、應用的市場足夠開闊,容得下鋰鈉共舞?!?/strong> 會上,姜銀珠教授還就鈉電核心材料“普魯士藍”進行介紹。姜銀珠表示,相較氧化物和聚陰離子兩種材料,“普魯士藍”具有開放框架結構,可以讓鈉離子更容易嵌入和脫出。這種材料的優勢在于高容量、良好的動力學特性和低成本。
             

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            目前,產業界對于普魯士藍材料的研究已經進行了十多年,主要面臨的科學問題是合成時材料中會帶有大量的缺陷和水分,所以調控缺陷和水分是重點。
            湖州超鈉則通過大量實驗,通過改變合成環境、原位碳包覆以及通過梯度鎳取代來調控空位和結構水,以優化電池的性能。尤其是針對“錳基普魯士藍”,公司嘗試通過引入高熵概念來抑制離子遷移,并實現大的單晶顆粒制備的同時還能保證好的循環穩定性和熱穩定性,以及良好的倍率特性和單電位平臺特性。
            目前湖州超鈉的新型的普魯士藍材料,可逆容量在150mAh以上,循環1200次,容量保持率92.6%,層狀氧化物正極循環測試4000次以上。

             

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            “我一直做鋰電池的,對鋰電池比較鐘情?!?/strong>
             

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                                                                                                                     清華大學深圳國際研究生院材料研究院 教授 李寶華
            會上,清華大學深圳國際研究生院材料研究院李寶華教授做了《高性能二次電池電解質體系》的報告。
            李寶華教授表示,其團隊在研究如何提升鋰離子電池電解液的安全性,做了大量工作。團隊使用氟酰胺和碳酸酯混合溶劑體系在傳統液態電解液中形成超穩定界面,從而解決了電解液的安全性問題。
            這種新型電解液用于811和金屬鋰電池,在正極高負載下,循環次數可以達到500次,負極和正極的比例可以降低到1.5:1,同時能夠達到200次循環。
             

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            同時,團隊也再嘗試將電解液體系應用于鈉硫電池。新型電解液成功抑制了多硫化物的產生,使得鈉硫電池能夠在常溫下穩定運行。團隊研發出新型的雙陰離子聚集溶劑化結構,使用六氟磷酸鋰和硝酸鋰來提高鋰的動力學性能,解決鋰沉積問題。
            此外,團隊還開發了一種新型固體電解質膜,使用長鏈多氧位點的醚類作為單溶劑,加入陰離子溶劑化結構,可以穩定界面,抑制電解液分解,提高電池的循環壽命至1400次。
            在凝膠態電解液上取得了一些進展,成功開展了原位聚合,獲得了較薄的電解質膜,薄到可以做到17微米,電導率達到1.99mS/cm。同時,他們開發的這種薄電解質膜還具有自愈合功能,可以在短時間內自我修復。
            李寶華教授認為,在電池體系,鋰電池相當于我們的主糧,其他電池我提議叫五谷雜糧。無論是儲能、消費或是動力場景,未來鋰電池都是絕對的主力。因而研究鋰離子電池的電解質體系非常重要。

             

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            “電解液還是很復雜的,我把電解液比作社會?!?nbsp;
             

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                                                                                                                                 中科院長春應化所研究員 博士生導師 明軍
            中國科學院長春應用化學所明軍研究員,就《電解液核心技術演進分析》課題進行了匯報。他認為,電解液發展的三十多年是一部SEI膜的發展史?!斑^去,SEI膜被解釋成為電極尤其石墨負極穩定性的萬能公式!”
             

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             但事實真的如此嗎?2018年明軍研究員提出了“交換實驗”的方法,即先在石墨電極表面形成一層很好的SEI膜,然后再將該石墨電極換到另外一個跟石墨電極不兼容的電解液中時,發現石墨和電解液是不兼容的。
            這從一定程度上“顛覆”了前人對SEI膜的認知,SEI膜的解釋可能并非標準答案。所以,未來電解液研究及配方設計應該是什么樣子的呢?在重新審視了SEI膜和添加劑作用后,明軍研究員得出一個值得借鑒的結論:溶劑化結構可能在某些情況下作用甚于SEI膜,不能忽視。
             

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            從電解液溶劑化結構及衍生的分子界面模型出發,可以推導“為什么同樣一個電解液組分不同廠家的電芯會有不同行為?因為不同廠家的電芯,電解液材料不一樣,電芯工藝不一樣,使得電極表面的形貌和功能團也會不一樣,所以鋰離子、溶劑和陰離子的空間構象不一樣,從而穩定性也會產生差異?!?/p>

            “不要單方面被SEI膜迷了大家的眼睛。何為因,何為果,值得深究。電解液或許迎來了它的第二次生命?!?/p>

            大家對于電解液未來演進解讀或許是不同的,但明軍研究員提醒產業界可能需要換個角度看問題。“應該從分子組成及構象角度理解、預測電解液性質及物性參數;分子/離子內電子尺度弄清作用及分解行為。要把電解液搞明白,現在才剛開始?!?/strong>

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