Matthias Loeble:科德宝高性能材料陶瓷隔膜提升生产率和电池安全性
发布时间:2018-05-23 17:18:00
关键词:CIBF2018

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5月23日,CIBF2018 第十三届中国国际电池技术交流会展览会在深圳会展中心开幕。德国科德宝高性能材料Matthias Loeble在技术交流会上发表主题演讲。以下是演讲正文:


非常感谢我有这样的机会来到大家的面前,也非常感谢主办方。我今天要讲的是关于隔膜陶瓷材料提高生产率和安全性。


这是我们的公司,我们在世界上有很多布局,在很多国家有30个部门,我们有不同的部门,在服装、商业,在各个方面,我们的团队比较大。我们有38个不同的公司,这个是我们的纺织行业的队伍,他们有着非常多的专业、非常大的专业。我们不仅生产隔膜,也做了40年的产品,同时,我们在不同的产业也有布局,我们在汽车、卫生、医疗各个方面专业领域方面都有很多的布局,如果大家想了解我们,可以去我们的展台,我们还有燃料电池的各个组件。我们的FPM已经提供了电池的隔膜,有超过40年的历史,这是我们的隔膜,拥有40年的历史,不仅是做锂电池,还有为镍电池、固态电池等各个方面都提供各种解决方案。


锂电池的解决方案,我们有专业的方法进行制备。我们用PVT的纤维,有无纺布的技术和产品。同时还有各种隔膜材料,对于锂电池来说是很好的材料选择。左边的材料是显微镜下的无纺布表层,无纺布表层情况看一下。这里看到低于200度情况下没有热收缩的情况,而且是超细的,20微米,这是聚酯支撑的非无纺布材料,同时还有各种制浆,陶瓷粒的熔点大于1000度。Cross Section剖面图(PPT)。这是新型隔膜材料,用于锂电池有非常独特的微结构,同时它非常灵活,有孔隙的陶瓷,而且它是聚酯材料。这是基于陶瓷的隔膜材料,能够得到纤维的加强,是非常灵活的自我支撑的陶瓷结构。无纺布联结在一起,结构非常灵活。用无机材料联系在一起,是一个矩阵。


这页PPT给大家说了我们用的材料都是非常灵活、柔性的材料,同时也是非常稳定的材料。大家可以看到完全没有收缩,可能都会达到200度这样的温度,完全没有收缩的情况,你可以得到更好的表现,比你的竞争者得到更加有湿度的表现性能。这是我们的微环境,在120和150度的条件下进行干燥,完全没有任何的变化,这就是我们两个产品进行干燥的过程,这两张图的值都是保持恒定的。即使是在非常高的温度下,没有任何的萎缩,没有缩减,即使是在干燥的情况下它的表现性能依旧是非常良好的。现在这张PPT能够让大家理解一下。因为我们知道锂的薄膜有老化,还有一些其他的问题,对于隔膜,它会有些我们做的变化。在左边是用传统的方式进行正负极,可能会有短路的情况。铝箔可能会发生一些问题。用我们的产品选择,就完全会避免相关的问题。我们的隔膜会因为铝箔不被热度挤压,我们整体的材料也不会被溶解掉。当然可以更好的提供这种薄膜的属性和它带来的好处。


热流问题。这边有一组材料,我们做了一些实验,进行热陶艺的检测,这边有些样品会给大家看,我们在8.9安培的软包实验,去看到它的表现情况是什么样子的。从3V到4.2V这样的方式进行检测。它这个电池是不是有老化的现象,会不会有些腐蚀?这就意味着我们首先看它达到一个温度的时候,然后看这个电池会发生什么样的情况,如果没有任何的改变,我们会再继续提高温度。如果确实有些问题,这就意味着温度的提高是因为电池内部会出现一些问题,可能会导致潜在的老化的情况,这种情况下,我们就需要紧密关切电池的温度。


左边的图,这是我们做的隔膜,而右边是对比的产品。右边的图,它的热排序,它会有不同的度,首先是加热到50度,看到是不是有问题,如果没有问题再进行加热,然后看到90度有第一个项,会有内部的变化,这意味着在这个阶段最有可能的问题就是离子会有些沉积的反应,几分钟之后我们继续进行加热,第二项就发生了,就有热逃逸的情况,电压就开始下降。如果我们看左边的图,其实也是差不多的过程,你看到的第一项,就是在非常高温的情况下,大概是100度以上,会有些停歇,再进行加热。同时温度比第一项再次提高,持续的时间会更长。在第二个项当中,没有任何结构方面的变化,意味着电压没有任何变化。在接下来的项就会有些下降。第二项之后,我们再进行加热,因为我们想要去看到这个内部发生了什么问题。到250度的时候,我们就可以看到有些热逃逸的情况,我们有些问题出现就可以停下我们的实验,可以看一下结果是什么样的。首先要减少或者延长这个热逃逸的情况,第二点是你也可以去提高温度,到热逃逸发生的时候进行检测。热逃逸是高温情况下会发生的,意味着会有更多的时间能够让我们的乘客离开车,如果确实是有交通意外发生,那意味着会有更多的电池的这种操作的时间。


研究数据,这是25微米的研究,这个时间是过充的检测,如果我们看到它在不同的层状的结构当中,可以看到热逃逸所有的影响。大概有45分钟的时间,在整体加热的过程当中,时间还是比较长的,窗口的时间也是有比较好的控制,对于乘客而言他们在热逃逸发生之前有自救的时间。另外在过充的阶段进行电池的检测,这也是我们为一个客户做的检测。对于这个电池,大家可以看到它是针对于不同电池的尺寸,然后进行了相关的正极系统的检测,就看到热逃逸到底什么时候发生,把热逃逸尽量的延长时间,可以帮助乘客更好的去应对电池发生的意外情况。另外我们还有循环周期的测试。


做的这个检测是用NMC和石墨的正负极材料,我们用的是3V到4.2V的电压,充电是2C,放电是3C。大概我们所用的循环是2500个循环,这是我们一个新的产品,它是19微米,仍旧在研发当中,但是你可以拿到一些样品,如果大家感兴趣的话,仍旧是相同的检测路径。大家可以看到,这些循环寿命其实还是在进行研究的,如果是在85%进行充放电的负电荷进行实验,如果你进行5C这样的放电情况,仍旧可以达到95%左右的容量情况。隔膜,这是自放电的产品,也是90微米,我们是从4.2V开始检测,自放电也是比较少的一个。


我希望给大家清楚的介绍了我们的安全性隔膜,因为它对于高能量、更长寿命的使用是非常好的,我们使用了一些陶瓷,同时适度比较高,它的易看度也非常高。

这是我们的微信公众号,如果大家感兴趣可以关注我们的微信公众号。感谢大家的聆听。


主持人:非常感谢您的精彩介绍。所有的这些电池是单一电池,容量很高吗,9.8安培这样的高容量电池吗?


Matthias Loeble:他们确实是单体电池,它有些机密的问题,有些问题没有办法和你沟通,但是我可以确认这是单体电池。


提问:这个PT膜,强度怎么样,能够进行正常的电池生产吗?


主持人:PT上涂了陶瓷。


提问:它的强度会满足它的生产吗?


主持人:卷绕法吗?


提问:卷绕。


Matthias Loeble:PT无纺布的膜附了一层陶瓷,是23个卷绕,PE的厚度是23,无纺布的厚度更小,是23微米。你说的是别的产品吗?


提问:我是说你使用的膜的厚度,他担心强度是否足够。


Matthias Loeble:在卷绕方面是可以的,有些客户会使用卷绕的,所以对生产的强度没有问题。


提问:你刚才提到你的隔膜不会收缩,在200摄氏度以下不会出现这样的情况,如果我做干的堆叠的电池,我可以进行干燥,这个膜还是没有任何的收缩情况?


Matthias Loeble:我们有时候是在非常低的温度下,并不是特别高的温度。它的收缩是175摄氏度下,它的收缩情况我们看一下,如果大家担心材料的情况,你可以看到微结构的变化,还有它的性能,就是在200度的时候是没有对收缩产生任何的影响。


提问:我只是说隔膜情况没有收缩,不是指电池。第二个问题,你的薄膜是聚酯的膜,是无纺布的基材,它浸润了陶瓷离子,我的意思是,是不是你使用的聚酯对电解质有足够的应对?


Matthias Loeble:当然,它化学上非常稳定。


提问:非常感谢你的演讲。作为薄膜来说,在镀层包裹的时候没有提到涂附的内容,现在我们要控制,有几百PPM。


在这个幅度范围,这个材料我们建议是先试一下,要进行组装,我觉得首先要把电极进行干燥。


提问:你的产品怎么进行出来呢?碰到湿度如何控制湿度?


Matthias Loeble:干燥之前有几百PPM。


提问:有没有细节要注意的情况?


Matthias Loeble:如果你想知道,我们可以私下讨论。因为有很多方面的东西要注意,不只是一件事。


(根据速记整理,未经嘉宾审阅)


稿件来源: 电池中国网
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