多氟多研究所所长陈腾飞多氟多钠电池产业化

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年6月30日,由起点钠电、起点研究主办,华钠新材总冠名的《第三届起点钠电论坛暨钠电正负极材料峰会》在深圳坪山格兰云天国际酒店会议中心二楼格兰宴会厅隆重举办。

本届大会以“聚焦材料技术创新助推钠电产业发展”为主题,聚焦钠离子电池正负极材料技术创新,共同探讨钠电池及钠电池正负极材料目前发展痛点及未来发展趋势。

在下午举办的钠电负极材料及电芯技术专场上,多氟多研究所所长陈腾飞发表了《多氟多钠离子电池产业化的基础和应用前景》的演讲。

图:多氟多研究所所长陈腾飞

以下为现场演讲实录:

各位嘉宾,大家下午好!

很荣幸有起点论坛组织大家参与到这个会议,能够一起协同共商,怎么把这件事做得更好。

我给大家汇报一下多氟多,多氟多六氟磷酸纳是电解质,我们公司不是做电解液的,总部的主营业务是做锂电方面的,包括钠电方面的,是锂盐添加剂以及新型锂盐,我们不做电解液。

我主要分3个方面,进行进展、应用前瞻、多氟多钠电。

技术进展,我就不再赘述。

我简单介绍一下层状氧化物,大家都觉得层状氧化物一定要走前驱体+煅烧,这不一定。

这是层状氧化物,这是它一些现有的性能,也不多说。

我们现在比较看好聚阴离子,虽然大家统计我们的是层状氧化物+硬碳,其实不是,我们主要是把宝压在聚阴离子,聚阴离子并非市面上常见的硫酸盐、磷酸盐,我们是特殊新型盐,和市面上不一样。

这些是工艺上常见的问题,我不一一读。

普鲁士蓝,我重点和大家解释一下普鲁士蓝未来的方向,上午有前辈讲过普鲁士蓝的未来发展方向,这是普鲁士蓝的问题,这些是大家常见的问题,我一会儿会解释一下新的问题点。

这是硬碳,没有什么好说的。

这是电芯制作过程中产生的一些问题,过渡金属氧化物,空气稳定性差,这只是针对11型的,无镍的、P2相的,水分稳定性比较好,高温产气是各家的工艺不一样,大部分产气,但是也有人解决了这些问题,我们上游的一些部分机构能够解决这个问题,大家不要觉得产气一定解决不了。

聚阴离子的压实低、能量密度低,这是天生的,后续通过一些复合材料能提高它的压实,而且能提高它的容量,材料的特性是首效比较低,补钠性能不稳定,但是我们有新型的补钠剂。

普鲁士蓝,浆料稳定性差,我们后来优化了一个不产气的东西,但是它又暴露了新的东西,从上游供应商那绑定定制化的东西,一块做这个,从材料的合成、烘干到一定的特殊工艺除水,包括极片制片过程,包括在极片过程出现了很多种意想不到的问题。

硬碳/软碳的问题比较多,目前来说是制约整个钠电进一步产业化的关键核心,原材料的稳定性和一致性非常的苛刻。

这是背景,也不多说。

应用前景,软/硬碳储钠机制复杂,全电平台影响较大,且制程波动对电压平台有差异,这对电池制程一致性控制要求更高。另外其导电性及压实密度都低于石墨,在电池应用中,对能量密度以及应用场景有一定限制,对工艺降本压力大。

钠离子电池与锂离子电池在充放电上有较大差距,对BMS设计提出了要求,而且电机电控也要配合。因此钠离子电池的发展需要整个体系的共同发展,协同进步。

钠电能量密度偏低,除正负极主材外,其他材料用量比例大,同样电池结构下,其综合成本优势不大,需要不断优化提高钠电能量密度,来解决瓦时成本的问题。钠电的核心根本问题是能量密度低,并不是更便宜。我们不到2万块的材料,找到电芯里面,几乎和铁锂是一个瓦时成本。

这是正极氧化物,是-克容量。

成本的优势是开发钠电的本正逻辑。怎么降成本,其实就是提高能量密度,降低原材料的价格。我们的材料合成出来,原材料不到2万,这个2万指的不是层状氧化物,层状氧化物的成本光能耗,我们核算过都要2万多块钱,你说你能做到3万?我们2万块钱是一种特殊的不含贵重金属的工业副产物做出来的。终端市场,比如天能、车企等要配合我们做这些工作,因为电压范围不一样,包括户外电源储能这些,它现有的体系是不匹配现有的材料应用场景。我们和很多终端客户去沟通,有些说能放1.5V,容量能够放到,但是客户做不到1.8,如果做到1.8就启动不了,钠电如果想做成,就要从原材料去梳理,到电芯工艺的开发,到终端用户的配合,这是大家协同共赢的过程,而不是单一创新就能解决的问题。

我再介绍一下多氟多自己的进度。

多氟多是一个集团公司,分了4个板块,氟基新材料、电子信息材料、新能源材料、新能源电池。

公司成立的过程我不再赘述。

我给大家汇报一下钠电,年就把六氟磷酸纳小试开发,年完成产线建设,满足量产,年成功批量应用下游钠电客户。年钠电正负极关键材料的小试开发完成,年匹配了材料开发,在大圆柱60的基础上给客户装了几台车,年完成了东标的测试。

这是不同的材料具体参数,大家可以看一下。我们做得和大家类似,镍、铁、锰,但是成本非常低,和钠电行业龙头不一样,我们的克容量能够做到,这是非常有竞争优势的,我们也一直在主推。为什么层状氧化物没有优势?因为电压平台太低,终端应用的限制很大,但是也不能说它没有前途。

还有普鲁士蓝,这个数据已经落伍了,0.1C的克容量能够做到,电压能够做到3.2以上,但是它还有很多问题。硬碳现在能够做到,首效能够做到88%以上,这是没有问题的。

这是多氟多钠电的测试情况,通过热失控、高温循环、倍率、常温循环,常温循环我们没有右商做得好,这是实测数据,包括高温循环45度在周左右。

这就是我们不同的材料,在电芯制造过程中遇到的各种问题,比如以普鲁士白为主,普鲁士在行业内刚开始是备受大家青睐,但是大家后面慢慢失去兴趣了,因为解决不了产气和结晶水的问题,我们能够把它的结晶水做到1ppm以内,但是还有一个方向,它对水非常敏感,而我们拿辊压后的极片,它在露天的环境下待了2分钟,它就出现了极片剥落的情况,它对制成影响非常大,对整个空间、除湿、能源要求非常高,所以这也是制约它的关键。另外一点,我们把循环的电池进行拆解,发现没有产气,测试水分也极低,普鲁士又存在另外一个问题,就是结构稳定性,而和结构水目前来说,除掉以后还是有问题的。还有一点,这种材料,目前循环差,周60%,但是能量密度是所有里面最高的。通过技术的迭代更新和整个产业链协同创新,是可以把它做好的,这个材料还是有应用的前景,只不过难度比较大。

聚阴离子,出现了很多问题,大家没有暴露自己的问题,比如涂布后剥离力差,掉粉,而且钴含量低。通过复合完以后,现在已经解决了这些问题,这些只是长征路上的小插曲。

还有压实,我刚才说压实是3.2到3.4,层状氧化物,现在我们拿到的材料,包括我们自己的,二次球的已经完成压碎了,压实提不上去,还有单晶材料,能压到3.4,但是有一个问题,材料的取向不是择优取向,这是非常重要的。为什么结构没有问题,物理化学性能都没有问题,但是为什么循环差?就是因为这个问题,锂电里面没有出现这个问题,二次球,大家放大以后可以看到各项同型都很好,但是没有压实。球形度比较好的大单晶,一定是解决高压实电压高的问题。

通过这样的方法、技术手段来解决这个问题,层状氧化物的问题在哪?单颗粒表面的钠活性比较高,怎么解决这个问题?无非是参杂、包裹,怎么参、怎么包?有一种东西把它钝化掉,我们把它变成不活性的东西。还有高压的问题,层状氧化物动不动就是4.0V循环不了,为什么呢?怎么来解决呢?参杂什么东西呢?创新要从各个方面,包括从锂电上借鉴的,包括要只从三元、硅碳、层状氧化物、石墨技术等都可以借鉴,而不是层状氧化物就是拿锂电、三元去套,这是走不通的。还有硬碳,硬碳斜坡的问题,我们一早就发现了,现在就是把斜坡打掉,希望和大家一起攻坚这个工作。

电芯宽温域耐受技术是我们的核心机密,不多讲。

这是高效复合补钠技术。

这是我们的规划,规划的重点,无论是层状氧化物,还是正负极材料,还是普鲁士,优化的重点是几个方向,一是容量、克容量,二是电压,三是压实,最后才是循环。

这是锂电电池的规划,第一代层状氧化物+硬碳没有问题,但是只是推出的第一款产品,第二代是聚阴离子+硬碳(),第三代是聚阴离子+硬碳,能够做到。

这些是客户的进展,第一代年已经定型,两家车企,年底电池包和SOP,新型车是年8月份SOP。第二代现在是氧化物在B样开发中,年底SOP,与车企联合开发,年底电池包SOP,与储能联合开发年底系统装样。聚阴离子结构A样开发中,年底四OP,联合开发年底SOP。

我们在河南和广西都有基地,我们是步子小,走得稳,谢谢大家!

注:以上内容来自现场速记,未经嘉宾审核,仅供参考!



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