[备用电源UPS电池]锂电池材料企业创新技术

　　锂电池材料企业创新技术

　　在电池材料创新产品/技术竞逐环节，来自正极材料、负极材料、电池隔膜、电解液及辅材等各个环节的电池材料企业均展示出看家本领，目标无一例外地均指向金球奖桂冠。自2013年首届高工金球奖举办，至今已有6年，每届金球奖都获得整个锂电行业的高度关注和业内细分领域企业的积极参与，被誉为“锂电届奥斯卡”。目前，由大族激光全程特约赞助的2018高工金球奖正在火热开展中，现共计超过100家锂电企业报名参评。在材料创新产品/技术竞逐环节，来自正极材料、负极材料、隔膜、电解液及辅材等各个环节的材料企业均展示出看家本领，目标无一例外地均指向金球奖桂冠。值得一提的是，在动力锂电池高能量密度高安全趋势带动下，上游材料创新目标也围绕此而展开。高镍/高电压正极材料，硅碳、高克容量石墨类负极材料，采用新型锂盐添加剂的高镍动力电解液，薄型化、涂覆隔膜，协助电池能量密度、安全性提高的辅材，都是参与本次金球奖材料创新奖项的焦点所在。详情请看以下20家锂电企业的材料创新产品：一、正极材料1、成都巴莫：量产高安全性动力电池用三元材料及长寿命高镍材料成都巴莫已经成功量产了高安全性动力电池用三元材料以及长循环寿命高镍材料并成功实现量产化，进入国内外高端乘用车市场。同时，为了满足动力电池对高品质三元材料以及高镍材料的需求，成都巴莫采取全自动化产线设计，引进国外高端制造设备，实现材料的全自动化生产。成都巴莫介绍，公司自主研发生产的三元/高镍材料，具有能量密度高、高温循环出色、DCR小、兼顾低温倍率及高温存储性能、安全性能突出等特性。同时，从设计阶段充分考虑产品的电化学性能，材料的合成工艺，在电池端的加工便捷性。2、杉杉能源：全球第一款4.45V高电压钴酸锂量产杉杉能源高电压钴酸锂系列正极材料综合性能优异，在容量、高温存储和DCR循环性能等方面有明显优势，采用自动化、智能化生产线进行批量稳定生产，降低单位产品能耗、单位产品制造成本，同时产品的一致性和可靠性得到有效保证。其中，4.45V钴酸锂材料是全球第一款量产的4.45V高电压钴酸锂材料，拥有自主知识产权，产品各项技术指标稳定，收率和成品率均符合生产技术要求，成功实现产业化。目前批量使用的前六大客户有三星SDI、LGC、ATL、比亚迪、力神、珠海光宇。4.45V钴酸锂材料创新性地开发了相关技术，解决了高电压充电状态下钴酸锂材料变得不稳定，容易释放氧气，存在钴溶出现象，造成电池性能衰减和安全性问题，成功研制出充电截止电压可达到4.45V、循环性能、高温性能以及热稳定性均较好的锂钴复合氧化物正极材料。3、唯特高：低成本磷酸铁锂正极材料公司低成本磷酸铁锂正极材料的生产技术，目前已得到四川南光新能源、海盈科技、贵州华迪斯新能源等客户的测试和使用。具体亮点如下：?自产低成本的磷酸铁前驱体，总成本6000-7000元/吨，比市场上8000-10000元/吨低30%，且品质达到市场中等以上;?自产低成本的锂源，通过卤水提锂合成生产所需的锂源，其成本价为2.5万元/吨，远比市场6-8万元/吨低很多;4、荆门格林美：高镍三元前驱体制造方法和装备技术荆门格林美角逐“年度技术创新奖”的产品是：高镍三元前驱体制造方法和装备技术。根据介绍，这项技术实现了三点创新：由于采用以上创新技术，生产的高镍三元前驱体磁性异物含量控制在20个PPb以内，振实密度达1.6g/cm3。目前，依赖这项技术生产的高镍三元前驱体已经应用到实际生产中，实现了量产，并且产品获得国内诸多主流动力电池企业的认证，形成批量供应。5、美达瑞：高镍正极无水洗工艺总残锂量低于0.15%高镍正极材料由于具有高比容量，可有效提高电池能量密度，具有广泛的应用前景。但高镍材料目前一个较为突出的问题是总残锂量高，在电池生产制备过程中，更容易吸收空气中的水和二氧化碳发生反应，在材料表面形成碳酸锂和氢氧化锂，造成容量衰减，阻碍锂的扩散，影响电池性能，并对电池生产工艺和加工性能带来不利影响。当前国内大多数高镍材料厂家采用水洗方式来降低残锂量，但该方法容易产生一系列的负面影响。比如，由于材料表面结构破坏引起的高温存储性能变差，如果处理不当，还会导致容量降低，循环性能下降;除此之外，通过水洗方法降低残锂量，将进一步提高生产成本。美达瑞表示，公司通过无需水洗的工艺方式制备高镍正极材料，总残锂量可控制在0.15%以内。通过无水洗制备工艺有效降低了材料表面残锂之外，在降低生产成本的同时，还避免了水洗材料带来的一系列负面影响。二、负极材料6、正拓能源：超高能量密度硅碳负极ZT-SC-600与市场主流硅碳产品相比，正拓能源超高能量密度硅碳负极ZT-SC-600以纳米硅作为硅材料，独特的工艺使原材料成本更低，在市场上形成高性价比优势，并且通过设备选型和工艺改进提高了产品通用性。这款硅碳材料的全电池设计容量(mAh/g)≥600，循环性能500周0.5C≥80%，极片压实密度(g/cm3)≥1.60。正拓能源预计今年可实现2000吨年产能，目前本产品项目已完成设备安装，进入小批量试产阶段。7、斯诺：攻关硅碳负极膨胀难题克容量达500mAh/g目前，硅碳负极材料作为提升动力电池能量密度的新星，被众人期待，但也因首次库伦效率低、嵌/脱锂膨胀等问题而没有实现商业化。SiO本身具有高容量(2600mA?h/g)，在首次充放电过程中会不可逆形成Li2O和Li4SiO4，这导致SiO首次库伦效率低，仅为50%-53%，而且SiO基材料制备成电极后，仍然存在电导率低和嵌/脱锂过程中体积变化大(完全嵌满锂状态体积膨胀260%)的问题。斯诺通过自主研发，采用SiO纳米化技术、碳包覆技术、歧化技术、石墨复合技术，制备碳包覆SiOx/石墨复合材料，在降低SiO体积效应的同时实现能量密度和循环性能的同步提高。目前，斯诺的SiO产品克容量达到500mAh/g以上，首次库伦效率达89%以上，能够实现800周循环保持率达80%以上。有别于传统制备技术中SiO和石墨简单混合或复合工艺，斯诺硅碳产品制备的碳包覆SiOx/石墨复合负极材料，材料生产工艺独特，在技术上解决了SiO在充电过程中的膨胀效应，安全性能得到较大提升，同时循环性能也得到明显改善。8、洛阳月星：石墨材料克容量已达400mAh/g目前市场化石墨负极材料的克容量接近理论值372mAh/g，难以满足目前及未来的能量密度需求;硅碳负极材料虽然研究很火热，但其膨胀大、首效低、循环短、成本高等问题仍限制其应用。洛阳月星介绍，公司开发的高能量密度石墨负极材料技术，在物料颗粒表面包覆层增加储锂纳米微孔，改善因微孔增加导致的首效低现象，实现克容量超过372mAh/g理论值，2013年克容量达到380mAh/g以上，2018年克容量已达到400mAh/g。同时，应用该项技术，在高低温、倍率、循环等性能也有不同程度提升，单独使用可与硅碳材料相媲美;另外，高能量密度石墨的纳米微孔特点，为极片膨胀提供空间，特别适合搭配硅基材料使用。三、隔膜9、沧州明珠：开发系列涂覆改性隔膜截至2018年，沧州明珠在聚烯烃隔膜方面积累了多年的制造技术和经验，凭借自身的技术和产品实力，赢得了比亚迪、力神、国轩高科、中航锂电等国内一众主流动力电池企业的青睐。今年7月，沧州明珠还通过了宁德时代的产品认证，进入后续导入期。随着电池企业客户需求的升级，针对传统聚烯烃隔膜存在的不足，沧州明珠开发了系列涂覆改性产品，包括①陶瓷涂覆隔膜、芳纶涂覆隔膜：改善耐高温性能;②PVDF涂覆隔膜：改善隔膜与极片粘接性能;③陶瓷涂覆粘性隔膜：兼具耐温性与粘接性等产品，这些涂覆产品均可结合客户的使用要求进行基材、涂层的选择，有针对性的进行产品的设计和开发。10、星源材质：实现PP/PE/PP三层膜生产技术突破目前公司产品主要包括干法隔膜、湿法隔膜以及涂覆隔膜三大系列，与LG化学、力神、国轩高科、万向、比亚迪等国内外知名动力电池企业有深入合作。星源材质负责人透露，公司自主开发干法高韧性隔膜、干法防起皱隔膜、干法低温闭孔隔膜、干法高强度隔膜、湿法高强度、湿法低强度、湿法低温闭孔隔膜、涂覆低收缩隔膜、涂覆低水分隔膜、涂覆涂胶隔膜等功能性隔膜，满足客户不同的使用需求。尤其值得一提的是，公司产品一致性优异，凭借自主开发研制的复合-拉伸一体设备，各项性能指标CPK值均超过1.67，能完全符合国内外不同客户和不同产品类型的需求。此外，公司打破国外垄断，实现PP/PE/PP三层膜生产技术突破。11、中科科技：新型干法双拉超薄产品穿刺强度达330gf中科科技新型干法双拉超薄系列产品是在已有GRE-12P产品基础上，根据市场及各户需求，对产品进行优化升级，新开发出GRE-12PS系列及GRE-12PH系列两款超薄系列产品。其中，S系列主打产品强度优势，通过对原料及工艺方法等改进，使得12μm隔膜产品强度显著提高，其中MD方向抗拉强度可达到1600kgf/cm2，穿刺强度可达330gf，进一步提高了产品的安全性能，可实现同等厚度湿法产品的替代。GRE-12PH系列则主打产品倍率优势，通过对产品孔型结构及孔型大小分布进行优化改进，使得该产品孔隙比率更高，电池能量密度更大，同时也更能满足倍率型电池充放电要求。中科科技表示，公司新型超薄S与H系列产品，在物理性能及强度方面更加优异，尤其MD方向抗拉强度，已达到同类别湿法隔膜标准;抗穿刺强度也远超其他干法产品，并且可以在更低的成本、保证安全的前提下贡献更高的能量密度。相较于湿法基膜，中科科技新型干法双拉超薄系列产品具备同样性能的同时，可降低50%成本，为三元动力电池提供新的降成本途径;相较于普通干法隔膜，强度提升近50%，可代替16、20普通隔膜，为磷酸铁锂动力电池的能量密度提升提供了更好的选择。12、纽米科技：5μm湿法隔膜实现批量供货备战H-HP4um作为国内首家实现5um超薄隔膜产品进口替代的隔膜企业，纽米科技已经实现稳定生产、稳定供货，超薄隔膜销售占比为全年销量的50%以上，为国内一线数码电池企业的国产化之路贡献了力量。2018年，纽米科技自主开发并量产超薄H-HP4um，为国内最薄锂离子电池隔膜，同时根据市场需求，开发并量产出HL(低透)产品。13、金力股份：量产芳纶涂层隔膜金力股份于2017年12月实现间位芳纶涂层隔膜量产，2018年10月对位芳纶涂层隔膜研发定型，目前已经取得相关专利。该款产品在开发过程中，攻克了芳纶合成、储运的难题;突破了芳纶成膜、造孔加工的关键技术，解决了热稳定性的瓶颈，最终取得了整体技术突破，并在国内率先实现量产。相较于传统聚烯烃隔膜及其衍生的无机、有机涂层隔膜，该款产品具有抗氧化、耐酸碱、阻燃、耐磨擦、抗撕裂等优点;热机械强度远高于目前市场上种类隔膜，在对抗电池失效时能起到关键的保护作用，极大的提升了电池的安全性;破膜温度超过260℃，是一种理想的超耐久锂离子电池隔膜，能大幅提高高能量密度电池的安全性。同时，该款产品通过自主开发的制作设备及工艺流程，可以将其成本降低到与市场上销售的油系PVDF隔膜相当，可将售价控制在国外类似产品的一半以下，为关键锂电材料国产化、降成本做出了重大贡献。金力股份表示，该产品开发过程中，充分考虑到环保、低成本、设备国产化问题，可以做到设备100%国产化，有机溶剂100%循环利用，零废水废气排放，大大降低了制造成本，并且生产环境友好。目前国内外TOP10锂电制造企业中50%以上的企业正在小试或中试该产品。四、电解液14、新宙邦：采用自主开发新型低阻抗的负极成膜添加剂LDY269的三元动力电池电解液测试数据对比显示，LDY269与传统的负极成膜添加剂VC相比，具有阻抗小，低温充电好，循环寿命好的优点。当LDY269和LiPO2F2一起组合时，效果更显著，该组合能有效降低电池内阻，改善电池高温性能和循环寿命。当LDY269应用于三元动力电池电解液中时，具备明显优势：1、改善三元高电压电池的倍率性能及高温循环性能，提高动力电池在高温环境中的使用特性;2、本产品适用于正极为三元常规电压或三元高电压材料，负极为石墨或硅碳材料的动力电池，包括4.2V、4.35V、4.4V等，适用的电池类型为圆柱、方形、软包等，具有很高的兼容性，具有广泛推广价值。值得一提的是，LDY269为新宙邦自主研发、自主合成，具有完全自主知识产权，其原料价廉易得，成本可控。应用该类添加剂的电解液产品的成本可以控制在不高于现有电解液成本的20%，具有较高的性价比。事实上，应用LDY269添加剂的系列电解液已经成熟的应用于国内外高端客户的三元动力电池上，可以满足电池的功率、低温、高温和循环寿命的要求。15、天赐材料：高镍电池用电解液产品公司对高镍电池性能衰减机理进行了深入研究，从中找到电解液解决高镍电池性能衰减的方法，研发出一系列新型正极成膜添加剂及新型锂盐，开发出一系列适用于高镍电池的电解液产品，在高镍电池市场上有着良好的客户反馈。高镍电池用电解液产品可以满足常温循环3000周容量保持率≥80%，高温45℃循环2000周容量保持率≥80%，-20℃放电容量保持率≥80%，性能表现位于行业同类电解液产品的前列，已实现规模量产和出货。值得一提的是，公司自主研发添加剂A231在高镍电池中性能表现优异，可替代DTD，具有常温存储、高低温性能兼顾的性能优势。我司已打通A231合成路线，自产A231纯度>99.5%，优于市场平均水平，性能和价格上均具有显著的市场竞争力。已申请相关电解液专利2篇，正处于PCT国际阶段。以高比能量高镍三元动力电池电解液TC-E8630为例，适用于高镍三元材料(Ni>80%)为正极，石墨为负极的方形铝壳/软包动力电池。该产品创新性地开发了正极成膜添加剂，抑制高镍正极对电解液的氧化和过渡金属离子的溶出，使高镍电池有优良的综合性能，特别是高温性能。16、山东海容：电解液高温45度循环寿命2000次相比于其它电解液产品，山东海容动力型电解液产品指标均高于行业标准，石墨体系常温循环寿命可达5000次以上，高温45度循环可达2000次，安全性能优异，性价比高，已广泛应用于纯电动大巴车、纯电动中巴车以及乘用车。山东海容表示，公司产品定位中高端市场，重点配套动力和储能电池市场。凭借过硬的产品质量、性能稳定，安全性高等特点，受到动力及储能电池客户认可，目前已经与天津力神、珠海银隆、遨优电池等国内锂电池知名企业形成长期稳定的合作关系。17、超威新材料：锂电池级新型锂盐添加剂公司竞逐本届金球奖“年度备受客户信赖产品”的是锂电池级新型锂盐添加剂，包括CF1101(LiTFSI、双三氟磺酰亚胺锂)，CF1302(LiDFP、二氟磷酸锂)，CF1109(LiODFB、二氟草酸硼酸锂)，CF1205(LiTFS、三氟甲磺酸锂)等。从技术、品质、产能、价格等多方面来看，超威新材料的竞争实力突出。事实上，超威新材料已经在全球获得了市场的广泛认可，国内排名前十的电解液企业中，公司客户覆盖率达到了100%;国外排名前六的电解液企业中，公司客户覆盖率超过了70%。产品已在宝马等国际著名车企实现规模应用。五、辅材18、诺德股份：实现打孔铜箔量产目前，随着动力电池技术水平的提升，集流体箔材越来越轻量化，比如锂电铜箔的材料厚度已经从9um、8um走到6um。诺德股份的判断是，锂电铜箔走到6um在动力电池上的应用已经到极限，再往向下发展在充放电、倍率等动力电芯性能方面没有更大的改性。未来，要符合电池企业的需求，打孔铜箔将会是市场趋势。未来打孔铜箔在动力电池领域的应用机会主要集中在掺硅碳的高倍率高比能量动力电池和全固态锂电池上。尤其在硅碳系动力电池中，打孔铜箔能够解决三个技术难点：一是硅碳负极多次循环后的剥离问题;二是硅碳负极预嵌锂难题;三是离子传输通道问题。目前，诺德股份已经实现打孔铜箔量产，并对国内电池企业和汽车厂完成送样，客户反馈有兴趣。19、凌志新材：LZ7626动力电池封装保护用低密度液体硅橡胶LZ7626是一种用于动力电池封装保护的低密度液体硅橡胶，其密度低至0.60g/cm3，用于锂电池封装保护时不会明显增加电池箱的重量。与市场主流有机硅灌封胶相比，该产品密度只有常规产品的1/2至1/3，为电池的轻量化提供了很好的支持，是此前灌封胶的升级版本。这款低密度液体硅橡胶有两个主要作用：①具有V0级的阻燃性能，在电池组个别电芯发生失控时，可以有效避免高温和火焰传播到其它电芯，从而有效阻止事故的扩大，为事故处理和人员逃生提供宝贵时间;②该产品柔软富有弹性，能为电池模块提供优异的减震的功效，在激烈撞击时也能够吸收大量能量，从而为电池组提供保护。20、铂联科技：动力电池包FPC解决方案相对于传统线束，FPC拥有高度集成、自动化组装、装配准确性、超薄厚度、超柔软度、轻量化等诸多优势。FPC方案可以帮助动力电池Pack实现布局规整、结构紧凑效果。铂联科技此次参选的“动力电池包FPC解决方案”，主要解决电池包杂乱的线束、温度采集、电路保护等问题。其具备以下优势特点：1、安全可靠;2、空间利用率高;3、耐高温;4、耐化学腐蚀;5、电绝缘性;6、安装方便，自动化生产，降低成本。

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