昆仑新材为下一代大圆柱电池注入“稳定血液”
发布时间:2025-11-17 15:10:00

  新能源汽车电池技术,正朝着能量密度更高、充电速度更快、安全性更强的方向,大步迈进。大圆柱电池因其结构强度高、能量密度大、生产效率高等优势,成为下一代电池技术的重要发展方向之一。然而,当电池形态走向“大圆柱化”,电池内部的化学体系,尤其是电解液体系,也面临着全新的技术挑战。

香河昆仑吕亮发表主题演讲:高比能大圆柱电芯用电解液开发进展

图为香河昆仑新能源材料股份有限公司研发中心副总经理吕亮作主题演讲

  近日,在第十届动力电池应用国际峰会(CBIS2025)上,香河昆仑新能源材料股份有限公司研发中心副总经理吕亮,发表了题为《高比能大圆柱电芯用电解液开发进展》的主题演讲,系统阐述了昆仑新材在高比能大圆柱电芯电解液领域的系统性创新成果,提出了从浸润效率提升,到界面长效稳定等一系列创新思路。

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大圆柱电池电解液四大核心痛点及解决方案

  吕亮在演讲中指出,大圆柱电池在结构设计上,与传统方形、软包电池存在本质区别。由于卷绕结构更致密、极片长度显著增加,电解液的浸润行为发生了根本性变化。同时,为实现更高的能量密度,正极高镍化、负极高硅化已成为必然趋势,这给电解液的化学稳定性和长期可靠性,带来了严峻考验。

  “大圆柱电池,不是简单的尺寸放大,而是一个全新的电化学系统。”吕亮强调,“电解液作为电池的‘血液’,必须针对大圆柱的独特结构,进行重新设计。”

  为此,昆仑新材研发团队针对行业面临的四大核心挑战,分别提出了具有针对性的创新解决方案:

  解决方案一:低粘度溶剂+专用浸润剂,破解浸润效率难题

  大圆柱电池因其致密卷绕结构,电解液的浸润机制,本质上是基于毛细作用的渗透过程。传统电解液在此结构中,渗透缓慢且不均匀,容易导致电池内部形成“干区”,直接影响电池的一致性和循环寿命。

  吕亮介绍,昆仑新材创新性地采用短链羧酸酯(如EA、EP),替代传统的碳酸酯溶剂。实验数据显示,EA溶剂在低温(10℃以下)环境下,仍能保持优异的流动性,其粘度显著低于常规DMC溶剂,离子电导率则更高,为快速浸润提供了物质基础。

  “但这还不够”,吕亮补充道,“我们自主开发的两款新型浸润剂,在不改变电解液化学稳定性的前提下,可将电解液与极片间的接触角,从30°降低至20°以下,整体浸润效率提升约40%。”

  解决方案二:创新钝化技术,应对LiFSI锂盐的“性能-腐蚀”矛盾

  为匹配高镍正极和高硅负极的快充需求,双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)已成为必需的高电导率锂盐。然而,LiFSI在提升性能的同时,也会对集流体(尤其是铝箔)产生严重腐蚀,该问题在高温工况下会进一步加剧。

  “传统钝化剂,如含硼、含磷添加剂,在常温下有效,但在45℃以上高温环境中,容易失效。”吕亮指出。

  对此,昆仑新材成功开发出具有自主知识产权的新型钝化添加剂N863。该添加剂能在集流体表面,形成更加稳定、致密的钝化层。“我们的测试显示,在60℃高温存储30天后,采用N863添加剂保护的电芯,膨胀率可控制在9%以内,而传统方案的电芯膨胀率,普遍超过20%。”

  解决方案三:定向稳定技术,攻克高硅负极FEC分解难题

  在高能量密度电池体系中,氟代碳酸乙烯酯(FEC)是构建稳定硅负极SEI膜的关键添加剂,其化学稳定性直接影响电池寿命与安全性。但FEC在高温、微量水分或酸性条件下,容易发生脱氟分解,这一过程会消耗电解液,并产生有害副反应。

  吕亮介绍,昆仑新材研发的高效稳定剂RNC985,能有效清除体系中的酸性物质和微量水分,抑制FEC的分解路径。“在高FEC添加量的高硅负极体系中,采用RNC985的电解液,在高温存储后,其外观颜色变化程度,比对照组显著降低,同时电池的循环寿命,也获得大幅提升。”

  解决方案四:正负极协同保护体系,实现高压界面的双向稳定

  高镍正极材料,在高电压工作环境下,易发生界面氧化反应,导致过渡金属离子溶出。这些溶出的金属离子,会向负极迁移,破坏硅负极的SEI膜结构,从而引发“正极退化-负极失稳”的连锁衰减效应。

  昆仑新材提出的解决方案,是正负极保护剂的协同应用。正极专用保护剂N911,能在材料表面形成致密且稳定的聚合物保护层,可有效抑制金属离子的溶出;同时,通过与负极成膜剂LiODFB的配合使用,不仅可有效改善LiODFB单独使用时,初期界面阻抗偏高的问题,还能实现正负极界面的同步强化与稳定。

  “这种协同保护策略,使得高镍高硅电池体系,在4.4V高压下的循环寿命,提升超过40%,高温存储性能显著改善。”吕亮分享的数据显示。

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产业化布局与行业价值

  在技术创新的同时,昆仑新材也在加速推进产业化落地。据吕亮介绍,目前昆仑新材已在湖州、宜宾建成18万吨电解液产能,另有20万吨产能在建。海外方面,其匈牙利基地正在稳步推进,以服务欧洲市场。

  在技术路线图上,吕亮表示,昆仑新材已在氧化物、硫化物及凝胶电解质等固态电池关键材料领域,取得重大突破。“大圆柱结构为固态电池提供了理想的应用平台,我们正在开发与之匹配的固态电解质整体解决方案。”

  业界专家指出,电解液体系的创新,是决定大圆柱电池成功量产的关键。昆仑新材针对行业面临的核心痛点,所提出的创新性解决方案,不仅可提升电芯性能,更重要的是能提高制造良率和产品一致性,对推动大圆柱电池的规模化应用,具有重要意义。

  吕亮在演讲最后表示:“电解液不再只是简单的配方调整,而是需要针对电芯设计、材料体系和应用场景,进行系统性创新。我们正与头部电池企业深度协同,共同推动大圆柱电池技术的成熟与普及”。

稿件来源: 电池中国网
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