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中孚新能源:开启准固态锂电池的技术革命
  浏览次数:6983  发布时间:2023年08月08日 11:07:45
[导读] 在当前国家绿色能源战略下,锂电池是一个备受关注的领域。锂电池作为一种环保、高续航、高效率和高性能的新能源储存技术,已成为推动新能源革命和实现国家能源转型升级的主要手段之一。时代急需“高比能,高安全,长寿命” 的新一代电池技术。
 

采访日期:2023年7月7日
采访公司:沧州中孚新能源材料有限公司
采访对象:市场部经理许学峰
主要产品:准固态电解质隔膜

在当前国家绿色能源战略下,锂电池是一个备受关注的领域。锂电池作为一种环保、高续航、高效率和高性能的新能源储存技术,已成为推动新能源革命和实现国家能源转型升级的主要手段之一。时代急需“高比能,高安全,长寿命” 的新一代电池技术。

理论上全固态电池比较理想,但全固态电池却面临着成本高、稳定性差、离子传输速率慢等技术难点,当前产业化不太现实。沧州中孚新能源材料有限公司(以下简称“中孚新能源”)综合多年的研发经验及技术发展情况判断:储能比不低于固态电池的“凝聚态聚合物”锂电池技术路线是当前最为现实的选择。

最终,秉承“追求卓越,永无止境”的企业精神,依据雄厚的技术力量和管理经验,在不断探索和改进传统产业的基础上,2018年,中孚新能源前身盐山赛普锐电子材料有限公司成立了锂电池材料研发中心。经过无数次实验、论证,于2020年初自主研发出准固态电解质隔膜,跃升为“新一代高性能锂电池候选者”。

最新隔膜技术——撒拉弗™凝胶聚合物电解质膜
在深圳第十五届中国国际电池技术交流会/展览会(CIBF 2023)上,中孚新能源携准固态锂电池的最新隔膜技术——撒拉弗™凝胶聚合物电解质膜重点亮相,受到业界强烈关注。

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据悉,准固态电解质隔膜制造项目自开工便被河北省发展改革委列为省重点建设项目,总投资25亿元,分两期建设,其中一期总投资15亿元,占地100亩,建筑面积约4.2万平方米,主要建设生产车间5座、研发楼1栋及宿舍楼等配套设施。购置准固态电解质隔膜生产线、分切机、恒温恒湿机等主要及辅助生产设备100台(套)。2023年项目第一条生产线可建成投产,预计年产准固态电解质隔膜5000万平米。2024年30条生产线全部建成投产后,预计年产准固态电解质隔膜15亿平米。   
                   
准固态电解质也称为凝胶聚合物电解质(GPE),是液体与固体混合的半固态电解质。之所以称为准固态,是因为其中电解质的形态既不是液态,也不是完全的固态,而是像果冻一样的凝胶状形态。这种凝胶电解质由多种聚合物及功能材料复合而成,既具有聚合物的良好加工性能,又具有有机液体电解质离子电导率高的性能。

比起液体电解质,这种凝胶电解质不易燃烧,而且可以有效阻挡锂枝晶的形成,不会造成电池短路的安全隐患;同时,这种凝胶状形态由聚合物的框架和大量的液体分子交联形成体系,锂离子在其中可以有更快的传输速度,不低于传统的液态电解质,且具有超高的锂离子迁移数(>0.9)。

撒拉弗的名字取材于希腊神话中最高级天使的名字Seraph。象征着安全与智慧,和中孚对电池的性能要求非常契合。产品具有独特且均匀的孔道结构,能与锂离子的传递方式完美匹配,保证锂离子的淌度、迁移。另外它可拓展,根据不同的电池体系,完全可以做到很均匀的定点的沉积。

立足当下,适配现有电池生产工艺体系,在不改变现有产线的情况下实现迅速升级。放眼未来,适配高比能电池体系(如锂金属电池);已成功构建高能体系能量密度可达500Wh/Kg以上。面向多种体系,兼顾电池安全性、倍率性能和循环稳定性,针对不同体系可以进行智能改性,助力电池性能达到最优。

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撒拉弗™给电池系上“安全带”
绿色低碳产业在我国正获得迅猛的发展,碳减排过程中不可或缺的新能源汽车近两年来的渗透率得到飞速提升。据数据统计,今年前5个月,我国新能源汽车产销分别完成300.5万辆和294.0万辆,同比分别增长45.1%和46.8%,在去年高增长基础上继续保持较好发展势头。

撒拉弗™凝胶聚合物电解质膜,作为新能源汽车领域的重要支撑,具备较高的技术门槛和精密度,是国产替代进口唯一的最佳选择;与此同时,它也彻底打破国外的技术垄断,为加速国产化薄膜的现代化进程贡献了力量。具体来看,主要有以下五个方面的优势:

更高的安全性。基体聚合物以及功能性纳米材料均为特殊性材料,其特性均为不燃,其次准固态电解质减少了有机液体电解质因漏液引发的电极腐蚀、氧化燃烧等生产安全问题。

更高能量。隔膜厚度薄量化,电解质材料本身不提供能量密度,但是厚度减小后可为正负极材料提供空间从而提升能量密度。

优异的电化学性能。基体为高分子聚合物材料,具有较高的电化学窗口稳定性≧5V,孔道结构为纳米功能性材料,特殊的功能材料使其离子迁移数,以及电导率得到更有效的性能提升。

更低成本。完善的供应链体系,低成本的原材料,设备自动化程度高,低人工成本;部分材料可回收重复利用。

可持续开发性。优异的聚合物微孔结构为后续添加多功能材料提供有效空间,从而致使锂电池性能得到更优异的性能。


 
凝聚态电池是下一代高性能电池的发展方向,它将在未来的节能、环保和新能源应用领域中发挥重要的社会意义。而中孚新能源自主研发的“准固态电解质”隔膜不仅是新一代“凝聚态聚合物”锂电池的核心技术,更是里程碑式的电池内芯全凝胶化的一场彻底革命,顺应了时代的呼唤,将对可再生能源的推广和应用起到积极作用。

未来,中孚新能源将继续加大研发力度,实现隔膜智能化、功能化、安全化,适配不同电池体系的应用场景和产业发展。为“双碳目标”和新能源汽车国家战略的实现尽最大担当,为创造和谐共生、绿色持续发展的能源生态与人类美好生活贡献最大力量!