图为香河昆仑化学制品有限公司董事长郭营军在CBIS2018“锂想”峰会上发表主题演讲
戳此进入峰会官方专题,了解更多会议信息:“锂想”2018第三届动力电池应用国际峰会(CBIS2018)
2018年11月8日,以“新时代·破而立:前行中的产业转折之路”为主题的“锂想”2018第三届动力电池应用国际峰会(CBIS2018)在北京兴基伯尔曼饭店开幕。香河昆仑化学制品有限公司董事长郭营军在峰会上发表主题演讲,以下为主题演讲内容。
我本人毕业后一直从事锂电池行业,刚才看见郑院士感到很高兴,是因为2007年我们盟固利团队跟着郑院士一起去西藏考察扎布耶盐湖。从工作以来,没有离开过锂电池材料领域,对它的感情是非常深的。刚开始在盟固利做正极材料,后来做电解液。今天带来的报告题目是《新形势下对电解液开发的要求及产业链布局分析》。
电解液,如果把锂电池比作人体,电解液就等于人体的血液,这张图左边一个小小的液滴,一个电池里面就注这么多。右边是汽车,没有好的电解液,新能源汽车不可能运行,或者说不可能很好的运行。(PPT配图用)北汽新能源的车还有一个含义,北汽也投资入股了昆仑化学。
近几年,新能源汽车产业在国家政策推动下发展非常迅速,截至目前今年已经增加了72%,传统汽车销售市场比较低迷,但新能源汽车销售比较火爆,这也是国家所期望的。新能源汽车爆发带来了动力电池相关的全产业链的发展机遇。正极、负极、隔膜、电解液都迎来了大发展。2017年电解液增长率30%,今年电解液全国销售量已达到14万吨,1GWh的动力电池电解液需求是1200吨。我们面临很多的机遇,也有很多的挑战,动力电池产业新形势下较为重要的前提是单位体积内的包含的能量不断的提高,补贴的额度慢慢的变少,之前传今年补贴下降40%,明年把剩下的补贴全部退出,2021年一点补贴也没有。汽车市场发展由政策补贴驱动,转为市场消费驱动,老百姓掏钱买自己最喜欢的车,消费的层次也有一点分化,有的车里程要求越来越远,有的是车要求更便宜,甚至要比燃油车还便宜,这都是消费出现的新变化。
老百姓对新汽车的要求,要求车越来越便宜,里程越来越远,安全性慢慢的升高,今年出了一些安全事故,对电池企业也提出了一系列的成本上、性能上的要求,集中精力解决技术和成本的问题,退坡的情况下,以磷酸铁锂和锰酸锂为主的电池应该会迎来比较好的发展,还有储能市场也会发展,锂电池装在车上就是移动的储能装置,所以降成本最重要,国家利用补贴政策,想尽可能快的推动锂电池技术的升级,这是国家的良苦用心,如果没有补贴推动的话,新能源汽车、动力电池产业的发展,技术更新不会那么快,发展非常迅速,当然也出了一些问题,像安全问题。这是需要辩证来看,想办法加以解决。比如目前在讨论比较热门的固态电池,就是要解决单位体积内的包含的能量和安全的问题。固态电池到底能不能行,还很难说。中科院物理所正在开发的是半固态电池,走折中的技术路线,固态电池确实非常难,挑战了物理上的极限。
对于电解液厂商来说,我们也要配合大的形势,不断降低电解液的成本,提高它的性能指标。一只眼睛也要盯着新型电池的发展状况,不要太落伍了,当然本身还是要做好电解液的开发工作。
昆仑设定了自己的研发战略,以新型电解液材料的研究和产业化为基础,开发拥有核心技术的高性能电解液产品,做到独一无二的配方,开发优异的电解液用新材料、添加剂、溶剂。我们与上游开发商结成比较好的合作伙伴关系,或者是战略合作伙伴,尽力控制原材料成本。我们还需要和电池厂做好研发协作,或者叫量身定做,我们吸引全球优秀的锂电专家加盟,制定我们公司自主的知识产权战略。具体战略方向有几个:一是配方研发;新材料合成;电解液与电池匹配研究;各组分间作用机理研究;电池工艺研究;电池工艺研究我们有一条试验线,让研发人员理解电解液在电池当中的作用。
动力电池电解液的要求,现在大约有4种,单位体积内的包含的能量慢慢的升高,采用的电池技术,包括高压实、高镍、高电压和硅负极。高压实密度要求保持电池性能的前提下提高电解液的浸润能力。我们通过电解液解决方向配方,与功能添加剂联合优化,并且要解决高镍和钴对电解液的催化和分解问题。高电压这块,解决正极与电解液界面的电化学稳定性导致的分解反应、内阻增加、金属离子析出增多等问题,也是通过组合来解决。硅负极主要是解决充电过程中的富镍膨胀、膜破裂,对成膜提出了比较高的要求,对成膜的柔韧性要求也比较高,否则很容易破裂。
电解液主要分三元动力、高电压、磷酸铁锂、高安全性。三元主要是研究正负极添加剂、低阻抗添加剂、抑制胀气、溶剂和锂盐的优化。高电压正极保护添加剂、高氧化电位负极添加剂,开发出来的可能是革命性的变革,4.5V以上的。磷酸铁锂本身的单位体积内的包含的能量偏低,要一直的改善浸润性。安全性方面阻燃电解液主要是加一些添加剂,另外一个方向是用凝胶电解质,这些技术都有,应用起来还不是很成熟。
电解液有锂盐、溶剂、添加剂这几个组成。我主要说一下今年形势发生的变化,今年六氟磷酸锂产能过剩,建成和在建产能大概6万吨,而市场需求量不到2万吨,也会受到原材料波动和环保政策行动的影响,未来可能1—2年之内,六氟磷酸锂有可能还会出现供应紧张的局面,溶剂今年引起了大家的注意,天灾人祸加上环保的政策,导致了市场溶剂,有近一半供应受到了影响,导致溶剂的价格持续上涨高大50%左右,同时也拉动了电解液的价格持续上涨,但电解液厂家从中并没有受益多少,成本还传导给电池厂家了。添加剂是现在研究的热点,新的电解液主要是靠添加剂来改进的,是现在最大的变量。
这是常用的一些添加剂,也是新型的添加剂,我们正在大规模研究的。含氮、含磷、含氟类的,像硅碳方面用的多一点,包括天然石墨方面。
电解液开发的工作,有点像开发中药,依据需求进行配方然后验证,电解液的配方受电池结构、化学体系、使用上的要求等方面的影响。一些客户在咨询产品时会问,有没有NCA电解液?有没有811电解液?但这种要求是片面的,你一定要说出电池是圆柱还是软包的,设计的时候,材料、温度、体系、电压窗口、电流强度、电解液成分等一系列要求,最后反映的结果是首次效率方面、循环容量寿命、存储容量寿命、内阻、倍率、高温低温特性。抽样了大量的结果以后,依靠数理统计分析得出的结论,我们开发了新型的电解液像NCA电解液,这是我们在客户那儿的评测结果,包括与材料厂家合作,联合研发新的电解液。这是811,因为有新添加剂的应用,可以部分解决一些问题。高镍的材料在圆柱上面的应用基本上可以了,但是在软包电池上还是不成熟的,现在成熟是622体系的电解液在软包上面的应用,现在开始大规模应用,这是含氟的添加剂,有效提升电池使用寿命和内阻。
产业布局是上游、中游和下游,上游和原材料厂家合作。中游主要有两个:第一开发自主的添加剂和溶剂物质;第二和高校、企业合作,做好基础研发工作。下游就是电池企业的紧密合作。我们公司2004年成立,2008年参与了奥运会大巴动力电池的供应,还参与了2010年上海世博会的项目。北汽2016年对咱们进行了投资,2017年前海母基金、上海亿宸对咱们进行了投资,2018年我们成为了CATL供应商,这是我们的发展历史。这是布局,北边在香河,南边是太湖边上。
这是实验室做电池的试验线,可以深入研发,这是湖州工厂情况,采用最好的设备和最精密的仪器。我们的客户像盟固利、国能、宁德、孚能等等。
性能优势,我们是国内最早做动力电池电解液的公司,开发一系列的配方,基本上市场需要的我们都有。品质也是我们立足的根本,请了有20年电解液生产经验的品质高管对品质来管理。资源通过北汽的产业链的辐射,这是我们的规划,实现了技术上的突破,2019年将建成2万吨的电解液生产线,给国内的大客户进行电解液的供应,争取出货量进入前4名,逐步提升产品水平和核心的知识产权,2020年我们有更高的目标,希望能做到行业的前列。