鋰離子電池輔材-索鎏敏

中國科學(xué)院物理研究所+AI+AI主材主材輔材輔材2.負(fù)極石墨1.正極鈷酸鋰2.負(fù)極石墨1.正極鈷酸鋰8.銅集流體輔材在鋰離子電池中的作用粘合劑粘合劑導(dǎo)電添加劑導(dǎo)電添加劑輔材在鋰離子電池中成本占比輔材在鋰離子電池中成本占比輔材成本占比：15%公眾號公眾號·鋰電科學(xué)字社氧化電位>5V氧化電位～3.6V-集流體選取：3.延展性好(卷對卷工藝)正極鋁箔：16um降低到14um,再到12um,現(xiàn)在已經(jīng)有量產(chǎn)使用10um和8um。負(fù)極銅箔：厚度由12um減低到8um,到目前量產(chǎn)6um,正在研發(fā)5um/4um。口純度要求：>98%公眾號·公眾號·鋰電科學(xué)社正極正極Al集流體制造工藝鋁箔胚料經(jīng)過多次軋制多次熱處理軋制成需要的厚度。在這個過程中主要有粗軋和精軋兩道工序，精軋后會對鋁箔進(jìn)行表面處理，最后將鋁箔分切成鋰電廠家需要的寬度和長度。1.壓延銅箔2.電解銅箔解銅箔是將銅先經(jīng)溶解制成溶液，再在專用的電解設(shè)備中將硫酸銅電解液解銅箔是將銅先經(jīng)溶解制成溶液，再在專用的電解設(shè)備中將硫酸銅電解液箔，然后根據(jù)要求對原箔進(jìn)行表面處理、耐熱層處理及防氧化處理等一系電池發(fā)明的早期，由于銅箔制備工藝設(shè)備技術(shù)等的限制，主要使用成本較高的壓延銅箔，壓延銅箔是將銅板經(jīng)過多次重復(fù)輥軋而制成的原箔(也叫毛箔),根據(jù)要電解銅箔，是由電解液中的銅離子在光滑旋轉(zhuǎn)不銹鋼板(一般用鈦板)圓形陰2.過濾2.過濾1.溶銅3.降溫1.溶銅3.降溫鋁箔的鋁原料占比：16%重量占比：23.6%集流體成本占比：9%銅集流體，4%鋁集流體如何通過集流體設(shè)計提高能量密度?如何通過集流體設(shè)計提高金屬鋰負(fù)極可逆性?如何通過集流體設(shè)計提高金屬鋰電池安全性?如何實現(xiàn)水系電池集流體防腐性?鋰離子電池：金屬鋰電池：金屬鋰電池：口Li負(fù)極密度：0.534g/cm3口鋰離子電池：銅集流體降重有助提高能量密度口金屬鋰電池：銅集流體降重對提高能量密度顯著面向下一代高能量密度金屬鋰電池集流體面向下一代高能量密度金屬鋰電池集流體高鎳三元金屬鋰電池：口面容量：3mAhcm2(15mg/cm2)能量密度：口銅納米線或是泡沫銅口打孔銅箔口電池內(nèi)阻增加(3Ah,20層為例)毫歐姆(2%)0.5umCu-Al:2.2毫歐姆(14%)口降低電池散熱能力，安全隱患提高Anodiccurrentcollector聚合物做基材大幅降低了集流體重量，比傳統(tǒng)集流體輕80%下一代高能量密度金屬鋰電池超輕集流體液態(tài)金屬合金涂層調(diào)控金屬鋰在金屬銅集流體上的沉積-溶解行為無負(fù)極金屬鋰電池：液態(tài)合金涂層集流體涂覆層并未明顯涂覆層并未明顯改變集流體厚度CCbabElectrochim.Acta2017,258,1201.年下一代高能量密度無負(fù)極金屬鋰電池集流體(鋰離子導(dǎo)下一代高能量密度無負(fù)極金屬鋰電池集流體(鋰離子導(dǎo)體修飾)Polyethyleneoxide(PEO)涂層(磷酸鐵鋰正極)hiktofim下一代高能量密度無負(fù)極金屬鋰電池集流體(石墨烯框下一代高能量密度無負(fù)極金屬鋰電池集流體(石墨烯框架修飾)Nanoscale2019,11(6),2710.LCycleNumber鋰電科學(xué)社下一代高安全水系電池防腐集流體1.正極金屬基集流體電化學(xué)腐蝕2.有復(fù)雜環(huán)境氣液接觸界面情況更復(fù)雜自腐蝕電位腐蝕電流十a(chǎn)baCA-ATBLiu,L.Suo*,et.al.ACSAppl.Energy面向下一點高安全水系電池防腐集流體面向下一點高安全水系電池防腐集流體abaabaTime(h)ab0成本占比：2%重量占比：2.5%成本占比：2%導(dǎo)電劑在整個鋰離子極片上最基本的功能就是導(dǎo)電，在極片制作時通常加入一定量的導(dǎo)電物質(zhì)，在活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與集流體之間起到電極添加劑總體需求電極添加劑總體需求口正極活性材料多為過渡金屬氧化物或者過渡金屬磷酸鹽，為半導(dǎo)體或作用。決定因素：導(dǎo)電劑自身導(dǎo)電性、形成網(wǎng)絡(luò)數(shù)量、接觸面積等。(OAN值或DBP值)。石墨烯，石墨烯，圖表6:2014-2020年我國導(dǎo)電劑市場滲透情況圖表6:2014-2020年我國導(dǎo)電劑市場滲透情況■炭黑■導(dǎo)電石墨■碳納米管新型導(dǎo)電劑因高效導(dǎo)電性能，添加量降低雖然碳納米管單價是炭黑的10倍，但碳納米管較低的摻雜量使得其總體花費為炭黑的1.4-5.5倍。公眾號·鋰電科學(xué)社3.2電極粘合劑時索爾維(Solvay),2019年，三大運營商占全球市場收入份額◆2020年，全球鋰離子電池粘合劑市場規(guī)模：36億元，預(yù)計2026年：158億元，年復(fù)來自于：恒州博智(QYR)化工及材料研究中心粘合劑成本占電池制造成本的1%以下，但可將電池性能提高5%-10%。盡管粘合劑在鋰電池中的用量很少，輔材用量一般為2%-5%,鋰離子電池對粘合劑性能需求鋰離子電池對粘合劑性能需求口在干燥和除水過程中(130—180°口能被有機電解液所潤濕口具有良好的加工性能口不易燃燒口對電解液以及副產(chǎn)物電化學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定口用量少，價格低廉鋰離子電池粘合劑分類鋰離子電池粘合劑分類鋰離子電池粘合劑分類酸類乳液(LA系列)、聚多糖類物質(zhì)。參考文獻(xiàn)：1.MaterialsTodayEnergy6(2017)264-270;2.ACSAppl.EnergyMater.2018,1,7199-7205;3.Adv.MaterInterfaces2016,3,1600662.參考文獻(xiàn)：1.MaterialsTodayEnergy6(2017)264-270;2.ACSAppl.EnergyMater.2018,1,7199-7205;3.Adv.MaterInterfaces2016,3,1600662.鋰離子電池商品化正極粘合劑主要是PVDF系列，國內(nèi)對PVDF粘結(jié)劑的研發(fā)開序號國別主要產(chǎn)品法國中國中國中國中國L.sLiTiO?"SnO?"Li-sPhosphorous(P)."Sn."MoS-LiFePO?LMO?“L-s既PSi."*"Li-S,"P."Sn.”Thesameamountofsubstance(mThesameamountofsubstance(mRef:Adv.EnergyMater.202aAdy.EnergyMater.202PVDF和DSL與LCO的吸附能：-1.03和-2.77eVdischargedischargedbCddNICoMaNICoMaAdv.EnergyMater.2020,10,19042序號國別主要產(chǎn)品5晶瑞股份有限公司中國中國水溶性LA系列產(chǎn)品公眾號·鋰電科學(xué)社Table3.ApplicationsofSomeRepreactivmuterubbindaiminddudhageapuiy(mAh/s)sws因SSs西CMCPM/CMC~270030(100390(100 ~500(35gdkes)661536(140cde)ic1CaiC1cu5C0sca5Ca5CeSC455PAAPVA00990(50cyla)ICaIC3硅負(fù)極粘合劑匯總硅負(fù)極粘合劑匯總AnP一wwwwWWsWNM%%一一1111aat66220000%%6xack“oa0u74WwWwwwswsslrCstotrAMsyammN x77s00nn N %sm rm uu--nmn A Aa a 9ccaca2mAbg'i0ooa”a”22crmrmmm we'51000鋰電科學(xué)社新型負(fù)極粘合劑新型負(fù)極粘合劑