数据显示,2022年,全国电解液出货89.1万吨,同比增长超75%。当前和下一代电池性能发展,势必将带动作为电池“血液”——电解液的革新。
“电解液革新的数‘智’动力主要在于,电池在沿着高能量密度发展的过程中,需要平衡高能量密度、长寿命、宽温性能/高温性能、低成本和高安全性等一系列指标。”近日,在第八届动力电池应用国际峰会(CBIS2023)上,香河昆仑新能源材料股份有限公司研发总监孙春胜,作题为《电解“智”推动高性能电池的发展实践》的主题演讲,向与会嘉宾分享了昆仑新材电解液数“智”化的最新进展及应用成果。
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数“智”技术和创新平台——电池性能提升和平衡的利器
孙春胜表示,信息化和智能化是当今企业发展的主题,也是国家高质量可持续发展战略的重要组成部分。他强调,中国要跨过“中等收入陷阱”,电池相关的企业必然成为其中一支重要的支撑力量。他还详细介绍了企业发展的四个阶段:规模化发展、规范流程的效益提升、精益管理和信息化、智能化技术的应用。
在谈到绿色高质量发展时,孙春胜指出,精益化对企业的发展至关重要,而智能化和信息化则是实现高质量发展的重要基础。“作为电解液企业,昆仑新材关注数‘智’条件下的电解液如何高质量发展。”
据其介绍,电解液革新的数“智”动力主要在于,电池在沿着高能量密度发展的过程中,需要平衡高能量密度、长寿命、宽温性能/高温性能、低成本和高安全性等一系列指标。
对于电解液的信息化和智能化的作用,孙春胜指出,一方面,通过对电解液粘度、电导率等已有数据做分析和比较,能够筛选出电解液最优的智能化模型。另一方面,按照客户电池性能的需求,能够逆向研发出合适的电解液成份组合。“这些方法源于实验,又回归到新型电解液项目的需求中。”
会上,孙春胜分享了基于数“智”技术和创新平台,昆仑新材在锂离子电池动力学性能研究、高能量密度电池技术、溶剂和添加剂研究等方面的成果。“(通过电解液数‘智’化研究与技术应用),既可以找出材料不同性能表现背后的原因,还可以利用这些规律促进企业电解液及相关材料的产品革新。”
孙春胜表示,“通过上述探索,昆仑新材开发了系列产品,并从去年就实现批量供货。”昆仑新材主要革新产品包括:
其一,开发出用于高电压的电解液,解决其高温产气和寿命不理想的痛点。
其二,开发了5C充放的圆柱形铁锂电池,循环寿命超7000次。
其三,开发出系列大圆柱电池的电解液产品,都已经批量生产,且供货海外知名客户的产品,其测试效果也得到认可。
同时,昆仑新材新型电解液及材料,在快充、长寿命等方面也有较好表现。
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聚集下一代电池电解液/电解质
除了根据下游需求提高和平衡当前电解液核心性能以外,作为电解液头部企业,前瞻性布局有利于企业进一步巩固其市场地位。昆仑新材运用其数“智”技术,还聚焦固体电解质和固体电解质膜等领域的研发工作。
据介绍,固体电解质发展的核心主线,是提升离子电导率和抑制电子电导率,同时要做到对加工性能所需要的界面稳定性能,并且兼顾成本控制。昆仑新材通过固体电解质与电极间界面稳定性的分子模拟,所研发的氧化物固体电解质和硫化物固体电解质均已向国际国内大客户送样,并得到良好的反馈。
以上研发成果都得益于昆仑新材数“智”研发创新平台,该平台主要研发锂离子电池特种电解液、电解液原材料、一次电池、电容器电解液、钠离子电池电解液、固态电解质和燃料电池材料。
据孙春胜介绍,成立于2004年的昆仑新材,在2008年就独家为北京奥运大巴提供电解液,从2018年开始向国内头部企业供货,2020年开始向LG新能源和SK on服务,2022年国内电解液出货稳居Top5。
昆仑新材现有2700平米的研发场地,科研设备种类全面,品牌高端;拥有电池中试线1条,充放电测试点位近2000个、多通道电化学工作站多台、GC、GC-MS、IC、ICP、高精度密度计、粘度计、化学合成等仪器;研发团队近60人,其中博士硕士近20人。
孙春胜表示,通过整合上游资源,昆仑新材在其中起到独特的服务纽带的作用,未来将借助数“智”化技术的创新平台,以及优质产品,持续服务于新能源产业链。
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