索比光伏网
我要投稿
凝胶聚合物电解质隔膜在锂电池中的前景及应用
“撒拉弗，这是我们公司产品的名称，它本质上是一个凝胶聚合物电解质膜，几乎所有的电池里面都会用到这种关键材料。起出这个标题之后，我们觉得不是特别甘心，又加了一个副标题：准固态锂电池隔膜的技术革命。”李国然说。
在日前举行的第四届新能源汽车及动力电池(CIBF2023深圳)国际交流会上，沧州中孚新能源材料有限公司特聘研发总顾问李国然，做了主题为“凝胶聚合物电解质隔膜在锂电池中的前景及应用”的演讲。
“这是不是吹牛了，敢叫技术革命？”李国然自问自答，“我们是有底气的！”他表示，所有的创新归根结底一定是原理和材料的创新，这个隔膜的产品，无论从原材料的配方、工艺，还是概念设计等，每一步都有非常明显的创新。
据李国然介绍，沧州中孚研发的“撒拉弗—凝胶聚合物电解质膜”，能兼顾电池各种性能的要求，助力电池体系达到性能的最优。该隔膜产品完全适配现有的所有电池生产工艺体系，不需要换设备就可以把液态电池升级为准固态电池。
“我们已经在合作伙伴电池公司做完了测试，从单纯追求能量密度来讲，已经成功做到500Wh/kg以上。这个产品能兼顾电池的均衡性和各种性能的要求，能做很宽范围的调整，助力电池体系达到性能的最优。”李国然称。
据介绍，沧州中孚的撒拉弗项目总投资25亿元，今年9月第一条生产线就可以大规模投产，目前正在紧张的建设中，年产能是5000万平米，预计明年将有30条产线全部建成，年生产能力将可以达到15亿平米。
撒拉弗的名字取材于希腊神话中最高级天使的名字Seraph。李国然解释，Seraph是一个六翼守护天使，象征的含义是主导安全与智慧，“和我们对电池的性能要求非常契合。既然叫六翼守护天使，我们的隔膜也有它对应的6个可圈可点的方面”，比如说安全性、倍率性、低成本、可扩展性、可调节性、稳定性。
李国然介绍，撒拉弗这个产品，具有独特的孔道结构，很均匀，能与锂离子的传递方式完美匹配，保证锂离子的迁移。另外它可拓展，根据不同的体系，完全可以做到很均匀的定点的沉积。甚至可根据用户的需求来实现产品的定制化，使电池体系能够达到性能的最优。
“几乎所有的重要参数都可以实现自由的调节，比如说孔径、厚度，尤其是厚度的剖面，传统的隔膜很少看到这种孔的结构，它中间没有直通孔，但是每个又是相连的。” 李国然表示，这种孔的结构最大的好处就是锂离子的传输均匀，“这也是为什么我们敢做锂金属电池，因为锂金属电池中锂的均匀性非常重要，否则有枝晶，就会带来不均匀的电化学的沉积”。
另外，撒拉弗还保持了很好的机械性能，应力、应变都保持足够。在拉伸强度上，可以达到将近14兆帕的应力。延展率方面，无论是纵向还是横向，基本上膨胀一倍没有问题。如果说有需要，可以调节更高的延伸率，现在做到3倍都没有问题，整个膜纵向、横向膨胀3倍都不会破。
除了机械性，行业也关注热稳定性，撒拉弗本身的材料是阻燃的，在安全性上也是一个很强的优点。在多材料体系的适配方面，像钴酸锂/石墨、NCM811/石墨、硅碳和811搭配，以及金属锂和富锂锰的体系，撒拉弗都能够适配。
“无论是当前的经典的电池体系，还是下一代的富锂锰金属的高能体系，我们完全可以做到更安全、更稳定、更高的比能量、更佳的倍率。我们基于撒拉弗这个新型的隔膜，在现有的锂离子产线上，完全可以快速地实现一个准固态电池的生产。”李国然表示。
