天天看點

鈉離子電池比對電解液開發的思考

作者:充電頭網

工信部锂離子電池及類似産品标準工作組于11月28日~29日舉辦“鈉離子電池産業鍊與标準發展論壇”。本次論壇由中國電子技術标準化研究院聯合中關村儲能産業技術聯盟主辦,鈉離子電池相關産業鍊企事業機關共同參與。

此次大會旨在為鈉離子電池産業鍊企業搭建一個交流的平台,同時也為鈉離子電池行業相關人員提供一個了解鈉離子電池産業最新資訊的視窗。使參會企事業機關加強合作交流,促進鈉離子電池産業健康持續發展。期間,18位行業大咖與大家共同探讨鈉離子電池的發展現狀與市場前景。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

來自深圳新宙邦科技股份有限公司的劉中波在本次鈉離子電池産業鍊與标準發展論壇上發表了《鈉離子電池比對電解液開發》主題演講。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

此次演講主要圍繞鈉離子電池未來可期、锂/鈉電池電解液的對比、鈉離子電池電解液開發思考與研究進展、新宙邦産業布局四個方面展開。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

鈉離子電池的發展曆史介紹,自1970年開始研究鈉離子電池,在90年代對鈉離子電池的研究暫時被擱置,并于2011年繼續對于鈉離子電池的研究,鈉離子電池迎來高速發展。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

鈉離子電池相較于磷酸鐵锂電池擁有倍率更好的優勢,同時在不同溫度下的容量釋放率也更好,在低溫狀态下,鈉離子電池的表現更好。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

相較于锂離子電池,鈉離子電池在成本、低溫、倍率、安全和系統內建效率方面具有優勢。在能量密度、長循環壽命等方面存在不足,在儲能、低速車、工業電池等領域具有較好的應用前景。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

鈉離子電池的利好存在于多個方面,包括資源更加安全、潛在市場巨大、全球政策利好、理論上成本更低。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

演講的第二部分,對于锂電池與鈉電池的電解液進行了對比。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

鈉電/锂電電解液基礎物性對比,雙方密度基本持平的情況下,鈉電電解液的色度近乎達到锂電電解液的四倍,濁度相差二十多倍,且鈉電電解液的閃點穩定高于锂電電解液4.8℃。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

鈉電/锂電電解液熱失重對比,經過測試發現,六氟磷酸鈉本身的熱穩定性和基于其的電解液表現出了更好的熱穩定性。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

鈉電/锂電電解液品質對比,在密封儲存時,锂電與鈉電電解液的水分酸度變化類似,但鈉離子電池電解液的色度相對穩定;在濕度環境下,鈉離子電池電解液穩定性更好。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

演講的第三部分為鈉離子電池電解液開發思考與研究進展。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

新宙邦鈉離子電池重點關注層狀氧化物/硬碳體系。因為該體系技術成熟度較高。與現有工藝體系相容,是最快導入應有的體系之一。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

O3型層狀氧化物的不足,Fe離子會轉移到Na層中,這種現象不可逆;在高容量高壓情況下,正極存在析氧現象;元素摻雜包覆抑制材料的相變技術不完全成熟;Na離子半徑較锂離子大,嵌入脫出過程的應力會導緻顆粒的破碎;正極材料表面堿性較高。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

通過石墨和硬碳的典型XRD和SEM圖我們可以看出,石墨與硬碳的物性和電化學差異明顯,斜坡區的存在要求電解液變更設計理念。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

鈉電的SEI膜結構中存在的磷酸鈉層,且與锂電的馬賽克模型有極大的不同。可以看出FEC添加劑對提升SEI膜穩定性作用非常明顯。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

鈉離子電池電解液設計考慮,在正極方面,有高鎳正極類似的需求,堿度耐受和提升正極穩定要求更改;負極方面;有超級電容器和石墨雙重借鑒,以及斜坡區和平台區容量的雙重考慮;在SEI膜方面,需要提升SEI膜的穩定性和結構的認知,增加對于電解液調控SEI膜的手段。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

為了提升鈉離子電池電解液,目前有醚基電解液創新設計,調節溶劑化結構,提高鈉離子傳輸動力學;基于配方定制化設計,實作多層次多元素界面膜協同修飾,抑制正極缺陷産生,隔絕界面副反應,穩定材料結構;針對脫锂後正極材料表面缺陷催化電解液分解,通過電解液特殊設計抑制正極缺陷的産生,并可以抑制缺陷對溶劑的吸附過程,進而抑制産氣。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

在傳統锂電組成配方的基礎上,以傳統碳酸酯溶劑和鈉鹽添加劑組合,通過優化配方可以實作性能的較大提升,循環壽命可以提升一倍以上。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

在使用新型溶劑提升性能方面,SCT2673溶劑表現出對鈉離子電池的全面提升,循環提升尤為明顯。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

在改善電池循環性能與産氣方面,SCT2584與SCT2582是有潛力的添加劑,SCT2582可以改善電池高溫循環,SCT2584可以改善循環性能、倍率性能和有效抑制高溫循環産氣。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

深圳新宙邦科技股份有限公司2016年開始進行鈉離子電池電解液的開發,Neralyte系列鈉離子電池電解液已經釋出,适用範圍包含基礎化工原理、電子化學品、電子元器件、電池、電容等、3C數位産品、儲能、醫藥等方面。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

Neralyte系列鈉離子電池電解液在改善倍率、提升循環、抑制産氣等方面具有較好的效果。

鈉離子電池比對電解液開發的思考

目前深圳新宙邦科技股份有限公司已完成鈉離子電池噸級生産的工藝開發,鈉電新型添加劑和溶劑在江蘇翰康和湖南福邦規劃量産。

最後,深圳新宙邦科技股份有限公司感謝南方科大、中科海納、上海交大、鈉創研發過程中所提供的幫助。

以上為深圳新宙邦科技股份有限公司在本次鈉離子電池産業鍊與标準發展論壇上發表的《鈉離子電池比對電解液開發》主題演講。有意者可聯系深圳新宙邦科技股份有限公司了解詳情。