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劉瑜潔:特種聚合物粘結(jié)劑:在綠色電動(dòng)化方面少劑量大作用
發(fā)布時(shí)間:2018-05-23 17:33:00
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5月23日,CIBF2018 第十三屆中國國際電池技術(shù)交流會(huì)展覽會(huì)在深圳會(huì)展中心開幕。阿珂瑪技術(shù)聚合物電池技術(shù)全球市場(chǎng)經(jīng)理劉瑜潔博士在技術(shù)交流會(huì)上發(fā)表主題演講。以下是演講正文:


非常感謝介紹。我是劉瑜潔。我們提供的產(chǎn)品主要在鋰電池的應(yīng)用中有兩方面:一是對(duì)于電極的正極的粘結(jié)劑,二是對(duì)隔膜的涂附。


阿珂瑪公司是一個(gè)增長型的公司,而且是全球化的公司,在過去的兩年之中,我們阿珂瑪公司的股票漲幅超過了100%或者說翻番。阿珂瑪公司的股票漲幅在同行業(yè)的化工企業(yè)中也是屬于佼佼者,在阿珂瑪公司所占有的領(lǐng)域中,我們也是領(lǐng)域中的領(lǐng)頭羊。2017年我們公司的全球銷售額達(dá)到83億歐元,約2006年的4.5倍,2017年83億歐元的分布有32%由北美提供,38%由歐洲提供,剩下的30%由亞洲及其他地區(qū)提供。


阿珂瑪致力于創(chuàng)新,正如我們阿珂瑪公司的口號(hào)所說,創(chuàng)新性化學(xué)。阿珂瑪公司很榮幸連續(xù)7年被評(píng)為全球前100位創(chuàng)新人,在2017年一年,我們公司所申請(qǐng)的專利達(dá)到了約240篇,在全球范圍內(nèi)公司約有1500位研發(fā)人員。每年公司會(huì)有約3%的銷售會(huì)用于研發(fā)的投入上。同時(shí)我們還有一個(gè)孵化器,可以用于更長遠(yuǎn)的科學(xué)項(xiàng)目的創(chuàng)新。公司對(duì)于未來的規(guī)劃有六個(gè)大的平臺(tái),對(duì)于今天CIBF觀眾關(guān)心的我們的系列產(chǎn)品,它是屬于新能源平臺(tái)下,也是我們公司致力發(fā)展的大平臺(tái)。


Kynar創(chuàng)造很多歷史,我們?cè)谕苛项I(lǐng)域有53年的歷史,對(duì)于CIBF關(guān)心的與鋰電池相關(guān)的領(lǐng)域,Kynar有25年的歷史,提到25年的歷史不得不提一個(gè)小故事,2000年初阿珂瑪與貝爾實(shí)驗(yàn)室的合作,使阿珂瑪公司推出了LBG的產(chǎn)品,雖然最后沒有被電池領(lǐng)域采用,但是它對(duì)于整個(gè)鋰電池領(lǐng)域還是提供了其相應(yīng)的貢獻(xiàn)。對(duì)于我們阿珂瑪公司來說,我們同樣推出的LBG系列產(chǎn)品,也就是今天在隔膜涂附中被廣泛應(yīng)用的粘結(jié)劑。


Kynar的PVDF到底是什么?PVDF是通過單體VDF進(jìn)行高分子合成,變成了PVDF的高分子。PVDF擁有非常多優(yōu)異的性能,比如有非常高的機(jī)械強(qiáng)度,有非常好的熱穩(wěn)定性,可以達(dá)到約150攝氏度,有非常好的電化學(xué)穩(wěn)定性,有抗氧化的性能,以及在急性有機(jī)溶劑被溶解,這就是為什么提供PVDF在溶劑中的可操作性或者說可加工性,也相對(duì)于其他的化學(xué)分子來說,提供了它的最優(yōu)的鋰電池解決方案。用簡(jiǎn)單的示意圖表示鋰電池中的各個(gè)成分,負(fù)極、正極以及隔膜。如果用紅色的高分子鏈來表示Kynar的PVDF,我們可以看到正極中Kynar的PVDF可以用作粘結(jié)劑,可以很好的連接很多材料,可以增加活性材料的連接性,同時(shí)增加活性材料與鋁箔之間的連接強(qiáng)度。對(duì)于隔膜涂附,它可以很好的提高陶瓷與隔膜以及陶瓷相互之間,同時(shí)陶瓷與電極之間的連接強(qiáng)度。


對(duì)于粘結(jié)劑來說,公司現(xiàn)有的產(chǎn)品是HSV900,市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用,磷酸鐵鋰等。我們公司新推出HSV1800和HSV1810,這兩者是功能化的PVDF,而且是為了滿足我們客戶越來越多的用高能量密度NMC等的要求相應(yīng)設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品。這兩個(gè)產(chǎn)品相對(duì)于HSV900可以提供更高的連接強(qiáng)度,而且它在油性中的溶解速度更高,HSV1810還有更寬的操作窗口,相對(duì)于1800來說。


1810還有很多其他的優(yōu)點(diǎn),比如說它的漿料的流動(dòng)性,如果通過DMA可以看到它的漿料流動(dòng)性優(yōu)于HSV1800產(chǎn)品,從視覺的圖片上可以看到1810是相對(duì)于1800來說有更好的漿料的流動(dòng)性。如果把實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行放大到幾升左右的反應(yīng)器,1810還是同樣保有其較好的漿料流動(dòng)性的。對(duì)于PVDF最關(guān)心的是連接強(qiáng)度,如果在進(jìn)行正極的形成之后,我們來進(jìn)行對(duì)比,我們阿珂瑪公司的HSV1810和同行業(yè)的其他競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品有一個(gè)可比的連接強(qiáng)度。更優(yōu)的是它可以提供一個(gè)相對(duì)低的極片的電阻性。


前面主要介紹的是我們公司HSV系列的產(chǎn)品用于正極粘結(jié)劑的作用,第二部分是說我們公司產(chǎn)品在隔膜涂附上的應(yīng)用。前面我有提到2000年初阿珂瑪和貝爾實(shí)驗(yàn)室的合作,使我們推出了LBG系列的產(chǎn)品,在2013年和2014年之間,由于高能量密度NMC材料開始更廣泛的被應(yīng)用,由于這些高能量密度的活性材料,會(huì)讓大家更多的考慮到電池的安全性。其中一個(gè)解決方案就是對(duì)隔膜進(jìn)行涂附,由于當(dāng)時(shí)LBG已經(jīng)有了將近15年的歷史,所以我們就開始了LBG系列產(chǎn)品的推出以及LBG系列產(chǎn)品的成功,今年在CIBF新推出的產(chǎn)品是LBG8200,這是相對(duì)于油性技術(shù)下的產(chǎn)品。


如果用這樣簡(jiǎn)單的示意圖來表示在隔膜涂附中的一個(gè)分布,在隔膜涂附中主要是兩大部分,一是陶瓷,其他的部分是PVDF。陶瓷主要提供的是熱穩(wěn)定性,可以提升隔膜的熱穩(wěn)定性。但是,它相互之間的連接強(qiáng)度非常低,而且陶瓷對(duì)于隔膜、陶瓷對(duì)于電極的連接強(qiáng)度也是非常低的。這就需要用到Kynar PVDF來提供解決方案,來提高連接強(qiáng)度。我們新推出LBG 8200產(chǎn)品,相對(duì)LBG產(chǎn)品來說是可以提供更高的濕態(tài)和干態(tài)的連接強(qiáng)度,而且設(shè)計(jì)用更高的分子量,同時(shí)它的融點(diǎn)有相對(duì)的降低,是為滿足更多客戶的需求所提出新的產(chǎn)品。LBG8200還有很多其他的優(yōu)點(diǎn),比如電解液中的溶脹性能,浸泡在電解液中24小時(shí)之后,我們來看PVDF的溶脹性能,可以看到阿珂瑪系列產(chǎn)品LBG和LBG8200,溶脹性能遠(yuǎn)優(yōu)于同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品,我們從圖中可以看到電解液中24小時(shí)浸泡之后,LBG產(chǎn)品基本可以維持原裝,同行業(yè)的產(chǎn)品基本完全被溶脹掉。    


我們更仔細(xì)看PVDF在電解液中的性能,我們首先運(yùn)用到DMA,可以看到未浸泡到電解液之前,LBG、LBG8200以及同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品有可比的機(jī)械強(qiáng)度,同樣在一個(gè)更寬的溫度領(lǐng)域是相對(duì)可比的。電解液中浸泡24小時(shí)之后,LBG和LBG8200的性能遠(yuǎn)優(yōu)于同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品。它有更寬的操作溫度窗口,同時(shí)它也有一個(gè)更高的機(jī)械強(qiáng)度在不同的溫度領(lǐng)域。對(duì)于隔膜涂附最關(guān)心的還是同樣的問題,它的剝離強(qiáng)度,這是市場(chǎng)的反饋告訴我們,我們的LBG8200是有更優(yōu)于現(xiàn)有的LBG的連接強(qiáng)度的,大概是超過現(xiàn)有LBG的50%左右。


LBG在水性技術(shù)上的應(yīng)用,我們現(xiàn)在主要的產(chǎn)品是阿珂瑪Flex LBG ,對(duì)于水性技術(shù)中,顆粒大小很重要,無論是粉末顆粒大小還是懸浮顆粒的粉末大小,相對(duì)懸浮顆粒提供新的產(chǎn)品叫做阿珂瑪 Flex LBG2200LX。前面提到對(duì)于水性的隔膜涂附,顆粒的強(qiáng)度是非常重要的,這引出阿珂瑪公司對(duì)獨(dú)有的懸浮聚合。乳液聚合相對(duì)懸浮聚合可以看到乳液聚合可以提供更可控以及粒徑更小的顆粒,無論是乳業(yè)顆粒大小或者乳業(yè)經(jīng)過后處理之后粉末顆粒的大小,它都可以提供一個(gè)更優(yōu)的解決方案。如何聚合之中,它的反應(yīng)步驟是,首先進(jìn)行聚合之后得到了一個(gè)乳業(yè)的溶液,這個(gè)乳業(yè)的顆粒大小是可控的,大約在200納米左右,乳業(yè)有非常好的穩(wěn)定性以及有非常高的鈷含量。經(jīng)過后處理之后,它會(huì)得到粉末,粉末大約有微米級(jí)別顆粒的大小。


為了適應(yīng)客戶越來越高的對(duì)于隔膜涂附需要越來越薄的需求,我們推出了LBG2200LX系列產(chǎn)品,它可以直接運(yùn)用于已有的水性生產(chǎn)線之上。不光可以用作陶瓷的上層涂附,也可以用作與陶瓷的混涂,而且起泡性很小。在圖中30分鐘以后可以看到它的泡沫完全可以自動(dòng)小時(shí)。同樣,LBG2200LX在電解液中的溶脹性能,它是可以和我們現(xiàn)有的LBG產(chǎn)品所媲美的。


總結(jié),阿珂瑪公司已經(jīng)在鋰電池領(lǐng)域有了25年的歷史,對(duì)我們現(xiàn)有的HSV900的基礎(chǔ)上推出新的產(chǎn)品,HSV1800和HSV1810,為了滿足客戶更多對(duì)高鎳三元材料使用的要求。對(duì)于隔膜徒附來說,在現(xiàn)有的Kynar Flex的基礎(chǔ)上推出了HSV1800、HSV1810的產(chǎn)品,滿足油性產(chǎn)品的需求。同時(shí)推出LBG2200LX滿足水性產(chǎn)品的需求。歡迎大家來我們的展臺(tái)來進(jìn)行洽談。


阿珂瑪公司不光提供技術(shù)上最優(yōu)的基礎(chǔ)方案,在地理位置上或者供應(yīng)鏈上也會(huì)為大家提供最優(yōu)解決方案。我們的生產(chǎn)工廠在法國、美國和中國,我們的技術(shù)研發(fā)中心以及技術(shù)支持中心分別在法國、美國、中國、日本以及韓國。


今天我的報(bào)告就到這兒。


主持人:謝謝劉博士的精彩和豐富的報(bào)告。


提問:剛才提到你們的剝離強(qiáng)度很高,但是沒有看到具體的數(shù)值,如果能給一個(gè)油性PVDF真正剝離強(qiáng)度的數(shù)值更有意義,你們有測(cè)過嗎,有這方面的數(shù)值嗎?


劉瑜潔:根據(jù)客戶的應(yīng)用和涂附方式,提出的剝離強(qiáng)度不一樣,所以我們給出的一個(gè)范圍值,而且那些數(shù)值是市場(chǎng)上不同客戶的反饋。所以提供了有增強(qiáng)。但是數(shù)值來說,我的同事會(huì)有提供,我們有這方面的測(cè)試。


提問:PVDF的溶脹怎么表征出來的?你那邊溶脹比較小,這邊的溶脹比較多,這個(gè)怎么表征出來的?


劉瑜潔:電解液中浸泡24小時(shí),可以把它取出來。你就可以看到在LBG系列產(chǎn)品可以保持原裝,而競(jìng)爭(zhēng)類的產(chǎn)品被溶脹非常多。


提問:稱重還是體積?


劉瑜潔:都有。我們的圖是用重量分?jǐn)?shù)來表示,其他都有秤。


提問:PVDF涂在上面以后形成納米顆粒,有沒有考慮過它的結(jié)晶問題?


劉瑜潔:其實(shí)PVDF是由于結(jié)晶性能提高非常高的機(jī)械強(qiáng)度來滿足需求。


提問:是哪類晶性?


劉瑜潔:阿爾法、貝塔、伽瑪,一般是阿爾法和貝塔的混合,伽瑪比較難得到。


(根據(jù)速記整理,未經(jīng)嘉賓審閱)


稿件來源: 電池中國網(wǎng)
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