固態(tài)電解質(zhì)在鋰電池中的應(yīng)用

曹文卓曹文卓2023.10.27人下一代鋰電池關(guān)鍵材料的者?鋰電行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)、挑戰(zhàn)以及未來(lái)發(fā)展方向?固態(tài)電解質(zhì)——下一代鋰電池關(guān)鍵材料?固態(tài)電解質(zhì)在鋰電池中的應(yīng)用實(shí)例?南木納米固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)品介紹DEVELOPINGLITHIUM-IONBATTERIES二次電池能量密度發(fā)展史30Whkg-1X3常規(guī)技術(shù)指標(biāo)體系常規(guī)技術(shù)指標(biāo)體系55吳嬌楊,劉品,胡勇勝,等.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù),2016(4):443-45能量密度wh/kg154.5能量密度wh/kg154.556.962.263.6180.0160.0140.0120.0100.080.060.040.020.00.02952018-2022年中國(guó)動(dòng)力電池裝車量動(dòng)力電池能量密度規(guī)劃2954000國(guó)內(nèi)量產(chǎn)水平中國(guó)制造2025汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期規(guī)劃充電、行駛過(guò)程中,安全問(wèn)題頻發(fā)Solid-Solid-state?更低的電解液含量?更高的固態(tài)電解質(zhì)含量?引入更高比能的正負(fù)極材料?更高的安全性?更高的能量密度RusongChen,etal.ChemicalReviews2020120(14),6820-6877Solid-state1.隨著電解液用量減少，如何確保正極與負(fù)極之間鋰離子輸運(yùn)良好？2.隨著負(fù)極金屬鋰含量的增加，如何更好的均勻沉積鋰金屬，保證隔膜不被刺穿？Solid-state?硫化物、氯化物電解質(zhì)：電導(dǎo)率高，柔性好，但空氣不穩(wěn)定，安全性差?聚合物電解質(zhì)：柔性好，易加工，但是室溫離子電導(dǎo)率低，電化學(xué)窗口窄?氧化物固態(tài)電解質(zhì)：成本低，穩(wěn)定性高，安全性好，易加工，綜合性能優(yōu)秀MANTHIRAMA,etal.NatureReviewsMaterials,2017,2(4):16103.Thedevelopmentlithiumbattery線路1：對(duì)鋰電池的四大類材料進(jìn)行變更，某單項(xiàng)指標(biāo)大幅度提升，綜合指標(biāo)提升困難。正極：？負(fù)極：石墨＋硅＋金屬鋰隔離層：固態(tài)離子導(dǎo)體為主線路1：對(duì)鋰電池的四大類材料進(jìn)行變更，某單項(xiàng)指標(biāo)大幅度提升，綜合指標(biāo)提升困難。正極：？負(fù)極：石墨＋硅＋金屬鋰隔離層：固態(tài)離子導(dǎo)體為主正極正極：LCO、NCM、LFP、LMO負(fù)極：石墨、SOC、SixC隔離層：電解液＋聚烯烴隔膜極技術(shù)本占電芯成本≤2%超細(xì)離子導(dǎo)體量產(chǎn)技術(shù)本占電芯成本≤2%超細(xì)離子導(dǎo)體量產(chǎn)技術(shù)離子導(dǎo)體隔膜技術(shù)離子導(dǎo)體涂碳集流體技術(shù)指標(biāo)：安全性提升20%子電導(dǎo)率提升南木團(tuán)隊(duì)持續(xù)給客戶提供從液態(tài)電池向固態(tài)電池轉(zhuǎn)變的技術(shù)方案支撐和優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品極技術(shù)指標(biāo)：表觀壓實(shí)密度接近理論密度指標(biāo)：負(fù)極金屬鋰提供容量極技術(shù)指標(biāo)：表觀壓實(shí)密度接近理論密度指標(biāo)：負(fù)極金屬鋰提供容量線路2：基于現(xiàn)有鋰電池四大類材料線路2：基于現(xiàn)有鋰電池四大類材料，逐步變更。單項(xiàng)指標(biāo)和綜合指標(biāo)逐步上升。應(yīng)用：離子導(dǎo)體納米粉應(yīng)用：離子導(dǎo)體納米粉實(shí)現(xiàn)4.6V穩(wěn)定循環(huán)?通過(guò)STEM選區(qū)捕獲高分辨率HAADF圖像，得知LCO表面生長(zhǎng)了一層富Ti尖晶石相，厚度大約10-20nm2001413.應(yīng)用：離子導(dǎo)體隔膜應(yīng)用：離子導(dǎo)體隔膜環(huán)LATP涂層化成，SEI更穩(wěn)環(huán)定，鋰沉積更均勻環(huán)h?LATP隔膜在低電位下發(fā)生化成反應(yīng)，表面生長(zhǎng)出均勻致密的黑色鈍化層，經(jīng)測(cè)定氟化物含量明環(huán)hNCM811-Cu電池閆昭，固態(tài)電解質(zhì)涂層隔膜性能研究，博士論文.應(yīng)用：離子導(dǎo)體隔膜應(yīng)用：離子導(dǎo)體隔膜LATP涂層化成，抑制過(guò)渡金屬離子溶出并沉積在負(fù)極?Al2O3@PE電池的TM/Si比遠(yuǎn)@PE更好地抑制負(fù)極上過(guò)渡金屬的沉積?Raman數(shù)據(jù)表明，采用LATP@PE的正極材料在循環(huán)之后，材料結(jié)構(gòu)完整性更好閆昭，固態(tài)電解質(zhì)涂層隔膜性能研究，博士論文.應(yīng)用：離子導(dǎo)體隔膜應(yīng)用：離子導(dǎo)體隔膜助力超薄全固態(tài)電解質(zhì)研發(fā)?以已商業(yè)化的LATP涂覆的PE隔膜為基體制備超薄PEO基復(fù)合電解質(zhì)膜，厚度僅有70um?循環(huán)200圈后放電容量仍有158mAhg-1，容量保持率為102.6%。ShuaiLi,etal.ACSAppliedMaterials&Interfaces.應(yīng)用：離子導(dǎo)體集流體應(yīng)用：離子導(dǎo)體集流體集流體底涂固態(tài)電解質(zhì)，改善厚極片浸潤(rùn)，提高電池安全性?固態(tài)電解質(zhì)底涂鋁箔，厚極片電解液浸潤(rùn)速率相比涂碳鋁箔提高5-8倍，極片電阻下降10%南木納米-專注離子導(dǎo)體產(chǎn)品南木納米是一家專注下一代高性能鋰電池關(guān)鍵材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的公司，量產(chǎn)產(chǎn)品為納米級(jí)離子導(dǎo)體粉、離子導(dǎo)體漿料、離子導(dǎo)體涂覆隔膜、離子導(dǎo)體涂碳集流體。南木納米團(tuán)隊(duì)是世界最早開(kāi)始對(duì)下一代鋰電池關(guān)鍵材料展開(kāi)中試并工程化放大生產(chǎn)成功的團(tuán)隊(duì)，目前已具備千噸級(jí)制備納米級(jí)離子導(dǎo)體材料和億平米級(jí)離子導(dǎo)體膜、千噸級(jí)離子導(dǎo)體涂碳集流體南木納米的離子導(dǎo)體產(chǎn)品可以廣泛應(yīng)用于液態(tài)、混合固液、準(zhǔn)固態(tài)、以及未來(lái)的全固態(tài)鋰電池，為液態(tài)鋰電池到全固態(tài)鋰電池架起了過(guò)渡的橋梁，應(yīng)用領(lǐng)域全面覆蓋從消費(fèi)電子產(chǎn)品、動(dòng)力汽車、儲(chǔ)能等，具備“點(diǎn)液成固”的行業(yè)戰(zhàn)略意義。 湖州南木納米科技有限公司成立于2021年4月登記成立。于2021年7月份，完成了天使輪投資。一期中試產(chǎn)線建設(shè)面積13200平。2021年12月底，中試產(chǎn)線建設(shè)完成，投入生產(chǎn)。離子導(dǎo)體粉產(chǎn)能達(dá)1000噸/年,離子導(dǎo)體涂布產(chǎn)品產(chǎn)能達(dá)2000萬(wàn)平/年。公司于2022年5月份完成Pre-A輪融資,融資金額達(dá)億元以上,用于離子導(dǎo)體產(chǎn)品的量產(chǎn)線建設(shè)。已于2022年底完成湖州基地1000噸離子導(dǎo)體粉/年和一億平離子導(dǎo)體涂覆隔膜/年以及年產(chǎn)5000噸離子導(dǎo)體涂碳集流體的量產(chǎn)線建設(shè)，并開(kāi)始建設(shè)宜賓及湖州基地，共計(jì)年產(chǎn)2.1W噸離子導(dǎo)體粉、7億平離子導(dǎo)體涂覆隔膜及4.5萬(wàn)噸離子導(dǎo)體涂碳集流體。目前企業(yè)已獲眾多領(lǐng)先電池企業(yè)的大批量供應(yīng)測(cè)試認(rèn)可，并已經(jīng)獲得總計(jì)數(shù)億元的產(chǎn)品預(yù)訂單。到2025年，公司預(yù)計(jì)銷售總額將達(dá)到60億元，投資總額達(dá)到20億元，并遞交科創(chuàng)板IPO申請(qǐng)。南木納米湖州廠區(qū)位于湖州市南太湖新區(qū)南太湖產(chǎn)業(yè)園，首期廠房面積13200平方米。廠區(qū)西臨物流園區(qū)，東連仁皇山居住區(qū)，北靠弁山，南依長(zhǎng)湖申航道旄兒港，距湖州高鐵站3公里，G25長(zhǎng)深高速湖州北互通口1公里，G50滬渝高速南太湖互通口6公里，距湖州市區(qū)中心區(qū)域5公里，設(shè)施南木納米湖州二期廠區(qū)位于湖州市吳興區(qū)創(chuàng)業(yè)大道，二期廠房面積63866平方米，可年產(chǎn)6億平離子導(dǎo)體涂覆隔膜及4萬(wàn)噸離子導(dǎo)體涂碳集流體。廠區(qū)西臨龍溪港大橋，東連仁皇山居住區(qū)，北靠弁山，南依長(zhǎng)湖申航道旄兒港，距湖州高鐵站6公里，G25長(zhǎng)深高速湖州北互通口8公里，G50滬渝高速南太湖互通口6公里，距湖州市區(qū)中心區(qū)域5公里，設(shè)施齊全，交通便捷。32307平方米，可年產(chǎn)2萬(wàn)噸離子導(dǎo)體粉及一億平離子導(dǎo)體涂覆隔膜。緊鄰岷江“黃核心技術(shù)布局核心技術(shù)布局1.低成本前驅(qū)體技術(shù)C2.新材料規(guī)模量產(chǎn)技術(shù)C3.新材料改性技術(shù)BDBD5.超細(xì)分散技術(shù)AA新材料技術(shù)1.1.超高速涂布技術(shù)2.低水分技術(shù)3.膠黏劑技術(shù)3.包裝方案4.低水分控制方案檢測(cè)分析止2023年8月）超高能量密度電芯(≥300Wh/kg)針刺安全解決方案磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池降本解決方案磷酸鐵鋰動(dòng)力電池快充安全解決方案3C類高體積能量密度電池快充解決方案硅負(fù)極長(zhǎng)循環(huán)解決方案金屬鋰電池解決方案南木納米離子導(dǎo)體粉體產(chǎn)品南木離子導(dǎo)體膜——用離子導(dǎo)體粉作為涂層材料的電池薄膜LLTO等納米固態(tài)電解質(zhì)粉體：LAT有機(jī)材料：PVDF、PMMA超高分子聚烯烴:PP、PE、復(fù)合LLTO等納米固態(tài)電解質(zhì)粉體：LAT有機(jī)材料：PVDF、PMMA超高分子聚烯烴:PP、PE、復(fù)合其他：PET、PI、聚芳綸等有機(jī)材料：PVDF、PMMA、PAN3抑制鋰枝晶4浸潤(rùn)性好5厚度易控4穩(wěn)定性好5厚度易控2安全性（針刺測(cè)試不起火不爆炸）3抑制鋰枝晶4提升循環(huán)性5抑制電解液消耗6低溫性能好用離子導(dǎo)體粉用離子導(dǎo)體粉作為涂層材料的電池薄膜有機(jī)材料：PVDF、PMMA、PAN超高分子聚烯烴:PP、PE、復(fù)合其他：PET、PI、聚芳綸等有機(jī)材料：PVDF、PMMA抑制電解液消耗提高安全性抑制電解液消耗提高安全性抑制鋰枝晶抑制過(guò)渡金屬溶解遷移至負(fù)極側(cè)低溫性能好基膜5-30um(根據(jù)客戶定制)離子導(dǎo)體層1-4um(根據(jù)客戶定制)透氣度針刺強(qiáng)度抗張強(qiáng)度熱穩(wěn)定性剝離強(qiáng)度 離子導(dǎo)體涂碳集流體——引入離子導(dǎo)體粉作為涂層材料涂層材料：導(dǎo)電碳、CNT、陶瓷等涂層材料：導(dǎo)電碳、CNT、陶瓷等表面處理：電暈、多孔箔等同時(shí)提高電子、離子電導(dǎo)率大幅度降低內(nèi)阻大大提高活性材料粘結(jié)力有效防止集流體被腐蝕大幅提高循環(huán)性能大幅提高倍率性能提高浸潤(rùn)性、耐水性提高低溫性能提高耐過(guò)充、過(guò)放能力涂層材料：納米固態(tài)電解質(zhì)、導(dǎo)電碳、CNT表面處理：電暈提高電子電導(dǎo)率提高活性材料粘結(jié)力防止集流體被腐蝕提高循環(huán)性能提高倍率性能涂碳集流體離子導(dǎo)體涂碳集流體鋁箔光箔厚度單面涂層厚度單面涂層面密度0.2-3g/m2鋁箔寬度300-1050mm鋁箔合金牌號(hào)1060-H18,1100-H18,1235-H18等涂層潤(rùn)濕張力>60dyn涂層附著力棉棒沾取電解液，擦拭20次不露箔涂層耐水性、耐刮性根據(jù)客戶要求、兼容水系工藝連續(xù)、間隙、斑馬涂覆等多種涂覆方式，涂覆規(guī)格可定制。連續(xù)涂覆間隙涂覆雙運(yùn)動(dòng)混合機(jī)雙運(yùn)動(dòng)混合機(jī)雙錐混合機(jī)臥式混合機(jī)VC混合機(jī)高速混合機(jī)管式爐真空爐箱式爐氣氛爐推板窯推板窯回轉(zhuǎn)窯對(duì)輥破碎機(jī)旋輪破碎機(jī)械粉碎磨盤粉碎機(jī)械微粉碎開(kāi)式噴霧干燥開(kāi)式噴霧干燥閉式噴霧干燥除磁機(jī)立式砂磨機(jī)雙動(dòng)力砂磨機(jī)干式雙動(dòng)力砂磨機(jī)雙動(dòng)力砂磨機(jī)立式砂磨機(jī)實(shí)驗(yàn)砂磨機(jī)單動(dòng)力砂磨機(jī)臥式分切機(jī)臥式分切機(jī)滑差軸分切機(jī)獨(dú)立臂分切機(jī)氣脹軸分切機(jī)單面涂布機(jī)南木納米團(tuán)隊(duì)已經(jīng)率先獲得多項(xiàng)質(zhì)量體系認(rèn)檢測(cè)分析設(shè)備檢測(cè)分析設(shè)備雙錐混合機(jī)X射線衍射儀雙錐混合機(jī)X射線衍射儀VC混合機(jī)馬爾文激光粒度儀旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)安東帕比表面積分析儀pH計(jì)粉體振實(shí)密度儀粉體振實(shí)密度儀松裝密度計(jì)金相顯微鏡卡爾費(fèi)休庫(kù)侖水分儀百特激透氣性測(cè)試儀透氣性測(cè)試儀智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)馬爾測(cè)厚儀版型測(cè)量?jī)x儲(chǔ)能電池降成本儲(chǔ)能電池降成本??聚焦客戶痛點(diǎn)問(wèn)題，推薦相應(yīng)技術(shù)方案?測(cè)試驗(yàn)證→發(fā)現(xiàn)問(wèn)題→解決問(wèn)題3高能電池保高能電池保安全倍率型電池倍率型電池快充郵箱：service@電話址：浙江省湖州市旄兒港路588號(hào)（榮恒科技智造產(chǎn)