离子传导专家Porocarb®多孔合成碳粉:开放电极路径 提高电芯比能

作者: | 发布日期: 2018 年 04 月 19 日 10:59 | 分类: 产业访谈

过去一年,我国电动汽车相关技术取得了一定进展,重点体现在电池、电耗、充电等方面。在零部件及核心技术层面,动力电池依然是关键,其续航能力、快充能力是首要关注的指标。

锂离子电池的一般工艺是将活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂一起配制浆料,利用涂布设备在集流体涂布一层具有一定厚度的浆料,经过烘干后再进行反面涂布。经过双面涂布的电极一般会经过一到两次碾压,以便控制电极的孔隙率和密度。

研究发现,除了锂离子电池电极活性物质的固有属性,电极的微观结构对电池的能量密度和电化学性能也有十分重大的影响。在未经碾压的电极中,仅有50%的空间被活性物质所占据,因此,提高压实密度,可以有效的提高电极的体积能量密度和重量能量密度,但也会影响电极结构,例如孔隙率、比表面积、孔径分布和弯曲度等,从而对锂离子电池的电化学性能产生显著的影响。

Porocarb®多孔合成碳粉贺利氏蓄电池技术公司研制开发的新一代合成碳功能性添加剂,具有多孔隙的微米碳球,专为要求异常严格的电化学应用而量身定制。该系列产品精心设计且结构清楚的内部孔隙度,能够确保电极内的电子连接性,并提高离子传导率。

为了提高电池的能量密度,需要尽量减少电池中的非活性材料,如采用增加电极厚度的方式,但这将进一步引发关于批量传输和电荷传输的问题,并且需要对空隙分布进行精心设计。得益于独特的空隙结构,贺利氏Porocarb®系列添加剂产品应用于锂电池上,可以在提高电极面密度和提高压实密度的条件下维持离子通道和电解质供应。与含有一般导电剂的电极相比,该产品互连的空隙网络有助于电极液更快速地渗透到大部分电极之中。Porocarb®系列可增强离子传导速度,让电芯高倍率表现更佳(平台电压+10%, Wh+10~15%);增加极片压实密度,提升电芯能量密度(Wh+10~15%);增加电解液吸附速度,减少化成时间(化成时间-40~50%)。

Porocarb®多孔合成碳添加剂独特的孔隙结构

此外,Porocarb®系列产品的多孔性特性有助于电极压实,在提高压实密度上,仍不影响电性及循环寿命。

贺利氏蓄电池技术公司大中华地区业务副总裁李克勤(左)与集邦新能源EnergyTrend记者(右)

作为电芯能量密度的重要决定因素,电极材料也在不断变化。在国内,正极材料经历了从磷酸铁锂到常规三元再到高镍三元的历史发展,集邦咨询旗下新能源研究中心集邦新能源网EnergyTrend研究显示,目前日韩电池厂的主流产品中,镍、锰、钴的配比大多为6:2:2,预估2018年的配比主流将转为8:1:1,国内追赶脚步快速,同时,负极材料也将从石墨负极逐步过渡到硅碳负极。

负极硅基材料在实际运用中遇到了瓶颈,循环、膨胀差,成本高,贺利氏蓄电池技术公司大中华地区业务副总裁李克勤表示,Porocarb®多孔合成碳运用在负极材料中,对热膨胀有抑制效果,维持一定的循环寿命,从而为硅碳负极中硅材料的运用比例空间扩容,使整颗电芯的比能进一步提高,在提升性能的同时保障安全性。目前,贺利氏团队正积极进行验证实验,有望证实Porocarb®多孔合成碳运用在正极上可以帮助高镍正极提高热稳定性。

 

附:CIBF 2018贺利氏参展信息

时间:2018年5月22 – 24日

地点:深圳会展中心(深圳市福田中心区福华三路)

展位号:1GB122 & 1GB123(1号展馆)

Porocarb®系列产品的技术进展及应用案例技术讲座:

Session 5-4锂离子电池隔膜、粘结剂及添加剂材料新进展

时间:5月23日(星期三)17:45 – 18:05

主题:用于锂离子电池的Porocarb®Lion碳功能添加剂

发言人:Dominik Samuelis,贺利氏电池技术有限公司,德国

Session 8:电池组(包)优化设计、电池生产新技术与应用

时间:5月24日(星期四)15:20 – 15:40

主题:多种碳添加剂在高压锂离子电池中的应用

发言人:Dr. Meng-Lun, Lee, CEO, LiS Energy Co., 中国台湾

 

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