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【LNEC6】创明电池研发总监赵悠曼:锂电池材料选择设计及其综合性能研究
发布时间:2021-03-31

2021年3月30-31日,由起点锂电大数据、起点电动网、起点共享换电主办,ITES深圳工业展联合主办的第6届中国锂电新能源千人大会暨中国智能电动出行生态大会(同期:第3届SNEC俱乐部年会/第6届金鼎奖/锂享展)在深圳宝安会展中心(11号馆)隆重举行。

1000+电动车、锂电池、锂电池设备、锂电池材料、BMS、共享换电运营、经销商等全产业链企业高层汇聚,共谋新能源产业发展。

在上午果曼新材冠名的两轮车锂电化智能化发展论坛上,创明电池研发总监赵悠曼发表了《锂电池材料选择设计及其综合性能研究》的演讲。

图:创明电池研发总监赵悠曼


以下为根据现场速记整理的讲话实录:

各位嘉宾,各位同行,大家上午好!
我来自东莞市创明电池技术有限公司,  我们是一个专业做圆柱形锂离子电池的公司,今天很荣幸站在这里和大家分享我们在锂离子电池上材料应用的心得。
锂电的同行们都知道,锂电圈的三大增长点,就是这三大领域,一是消费类产品,二是储能类产品,三是最大的增长点,就是新能源汽车。
但是圆柱形电池的应用领域是越来越窄的,我们看到右边的图会发现,圆形电池还有自己更大的空间,就是今天的大会主题,从2017—2020年来讲,我们在电动两轮车、智能家居等呈现从10%到40%不等的增长率。这说明一个问题,圆柱形锂离子电池有非常大的发展空间。

创明电池,现在主要的产品类型有5大类,比如高能量密度型的、能量兼倍率型的、特种电池、军工电池等。
(PPT图示)下面的这些图片是我们的应用终端产品。
要做出刚才这一系列的电池,是离不开我们材料的选择。材料的选择,(PPT图示)这张图也是绝大多数锂电池同行所遵循的材料发展路线。
正极材料,从锂酸铁锂(音)到523三元材料,再到高高镍(音)材料,他们分别呈现自己不同的优劣势。右边这张图也给了大家比较好的认知,我们作为锂电池的制造商来讲,我们会选择合适的材料,作出匹配的电池,然后再将它应用到最佳领域,这也是电池制造商和终端客户之间要共同互动所能达到的效果。

接下来,我们看一下负极材料,从石墨到硅基负极,硅基负极和石墨负极的差别,大家比较了解这几大特点,我也不细讲。
(PPT图示)这张图,想要告诉大家的是,硅基负极的脱离定位比较高的时候,它在我们电池设计上,为什么我们要设计放电电压是25v的原因,我简单讲一下。
硅基负极应用在3.5Ah电池的结果,这张图是我们前期做3.5Ah时做的膨胀图,负极片的膨胀,我们做的基准是用石墨负极,这个负极做的是2.9Ah的电池,因为它的能量密度做不了那么高。
我们做3.5Ah的电池,我们发现了什么呢?圭亚负极和硅碳负极所对应的基片膨胀非常大。角落上的图是电池循环600周之后,它的钢盒被胀裂了,这是我们不希望看到的结果。
从这个循环的对比图可以发现,在基片的本身来讲,因为我放的是硅碳的,它的表面是发生了严重的均裂,可想而知这个产品的循环并不是很好。
对于这个膨胀来讲,我们有什么样的改善方法?我们有很多种,但是对于电池的设计来讲,我们选择有效的粘贴剂,同时优化颗粒大小尺寸。
氧化亚硅和纳米硅之间的差别,我们用类PAA的方法和用改善颗粒配比的方法,分别得出不一样的结论,但是总体的趋势是说用两种方法叠加在一起是有锦上添花的效果,同时说明一个问题,我们循环前后没有了基片表面均裂的现象。这种改善方法只能说是行之有效的。

我们再来看一下循环,循环来讲,蓝色的线是硅碳的循环特征曲线图,橙色的线是氧化亚硅的特征曲线图,前期100周的筛选,氧化亚硅的衰减是非常快,它是不可逆的反应,但硅基的反应是可逆的反应。对于这个循环来讲,大家也可以看到,3.5Ah的电池,如果用氧化亚硅的话,它在500周循环的时候就已经到了80%,这个性能远远不能满足电动两轮车的需求,所以我们要对它的循环进行优化。
做锂电池的都知道,我们会比较容易想到导电网络的搭建,还有创明内部做的一些其他努力,包括添加剂的选型,这张图是想告诉大家,添加了CET(音)和不添加CET(音)之间的差别。这张图也是想要证明如果我们增加了CET(音)导电网络的优势。

我来重点介绍创明。
我们公司是一家创业做圆柱形锂离子电池的公司,我们在2020年通过了CNAS(音)的认可,这也证明了我们的检测能力,同时也证明我们在整个行业里面对待电池的态度。
我们现在的3款比较前沿的产品,一是21700的产品,我们是做5.0Ah,这也应了大会的主题,我们也是用在电动两轮车、智能家居等领域;二是9M3.2Ah的,这款电池也是对标国际上的一款电池,也是比较适合于现在电动轻型车的应用领域;三是高倍率的电池,这款电池是适合30Ah放电,但是性价比还可以再考虑一下,这也代表了我们的技术。
由于时间关系,我给大家介绍这么多,如果大家有兴趣,欢迎大家登陆我们的网站,查询更多关于我们公司的产品信息!

文章来源:起点锂电大数据