國泰華榮甘朝倫：快充快放并非單純提高電導率即可實現
作為鋰離子電池的“血液”，電解液是鋰離子電池四大關鍵材料之一，一般由溶質(提供鋰離子)、溶劑(提供鋰離子傳輸介質)和添加劑(改善性能)三部分組成，決定著電池的比容量、循環效率、安全等性能，是鋰離子電池獲得高性能的重要保證。
近日，在第四屆新能源汽車及動力電池(CIBF2023深圳)國際交流會上，張家港市國泰華榮化工新材料有限公司副總經理甘朝倫，作題為《高性能鋰離子電池電解液設計與開發》的主題演講，并介紹了國泰華榮在高性能電解液領域的開發經驗。
圖為張家港市國泰華榮化工新材料有限公司副總經理甘朝倫發表主題演講
資料顯示，國泰華榮是國內首家將鋰離子電池電解液商品化的企業，打破了三菱化學等日本電解液公司的市場壟斷，并將電解液價格大幅降低，交付周期大幅縮短。
受高安全、長續航等需求的帶動，高性能鋰離子電池在材料領域的創新探索速度不斷加快。作為全球頭部電解液企業，國泰華榮在電解液領域的布局全面且領先。
演講中，甘朝倫分別從磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰、高電壓/高鎳三元、鈉離子、半固態電池體系，分析介紹了多種電池體系對電解液的要求，并分享了國泰華榮的研究成果。
甘朝倫表示，在磷酸鐵鋰電池電解液方面，國泰華榮聚焦快充、長壽命以及提升電解液浸潤性的浸潤劑開發。
“添加劑方面應用最多的是LiFSI，我們把加入不同濃度LiFSI的電解液放入到電池中測試，在高溫45℃的循環測試中發現，隨著LiFSI含量的增加，磷酸鐵鋰動力電池的高溫循環性能變好，但是完全取代六氟磷酸鋰以后，它的高溫循環性能又有一定的劣化，我們判斷可能跟它對鋁的腐蝕有關。”甘朝倫對LiFSI的研發這樣總結道。
同時，國泰華榮的團隊還對另一個添加劑LiTDI進行了大量研發測試工作，發現這個材料在正負極表面有一定的成膜作用，再將LiTDI跟其他鋰鹽添加劑，如四氟錳酸鋰等做對比，發現LiTDI的常溫循環性能是最好的。
值得注意的是，據甘朝倫介紹，為了提高電池快充性能，國泰華榮測試發現，隨著EC含量的增加，電解液的電導率是增加的，但是快充性能會變差，跟電導率的增加是相矛盾的。“因此我們認為快充快放性能的提升并不是由電解液本體的電導率解決的，可能跟SEM的界面有關聯。”
此外，對高壓實磷酸鐵鋰電池體系，國泰華榮在開發相應的浸潤劑;還測試了一系列含硫添加劑對磷酸鐵鋰電池壽命的影響。
在磷酸鐵錳鋰電池電解液方面，國泰華榮主要聚焦能夠抑制過渡金屬離子溶出的添加劑的開發。
對于續航里程超過500公里的電池需求，需要開發更高能量密度的電池體系，目前國泰華榮主要布局高電壓三元電池體系和高鎳三元電池體系，開發相應的高電壓的電解液以及能夠在高鎳正極表面成膜的正極成膜添加劑。
對于新電池體系，國泰華榮還針對鈉離子電池、固態/半固態電池設立了研發項目進行研究。
半固態電池作為向高比能全固態電池的過渡，近兩年受到業界廣泛關注。“在半固態電解質方面，我們對聚合物、無機物、硫化物進行研究。部分測試結果顯示，使用半固態電解質后，電池的最高溫升有一定的降低。”
在鈉離子電池方面，國泰華榮采用碳酸酯、醚等溶劑進行了鈉離子的相關研發，并開發出一系列產品，目前實驗室結果做到循環超1000次。還對比了NaPF6 和NaFSI，發現NaFSI的快充性能明顯優于NaPF6。
據介紹，目前，國泰華榮在國內的基地分別位于張家港、寧德、自貢、衢州，并在韓國和波蘭設有研發基地或生產基地。
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