[摘要]贺利氏自主研发的Porocarb®多孔碳粉是适用于锂离子电池、铅酸蓄电池以及超级电容器的合成碳功能性添加剂。该产品可以显著提高锂离子电池的性能,具有增强离子的导电性能、提升电池的能量密度及耐用性、简化加工流程、缩短工艺周期、减少加工成本,甚至在双电极加载时可减少非活动材料等优点。
虽然新能源汽车产销量逐年攀升,但是新能源汽车想要与燃油汽车抗衡,还必须提升性价比。所谓性价比就是里程成本比,这一提升需要电池性能的改进、整车电耗的下降和转换效率的提升、充电设施的便利化以及安全管理等,其中提升电池性能最为关键。
国家出台的一系列扶持政策也一直在引导动力电池产业链加大研发力度以及提升电池性能。比如,预计到2020年,动力电池单体比能量达到300瓦时/公斤以上,力争实现350瓦时/公斤的目标;专门设立新能源车重点专项来推动代表性企业进行能量密度攻坚战;补贴发放与能量密度挂钩等。
在政策牵引下,主流动力电池企业正联合上游材料企业,共同投入资源进行研发,通过改进正负极材料、隔膜、电解液等原材料体系及优化PACK结构等方式,希望尽可能快地提升电芯及电池系统能量密度。事实上,提升材料和添加剂的性能被业界视为提高电芯能量密度最直接的途径。
直击锂电行业 “痛点”、“难点”
成立于1851年的贺利氏科技集团,发源于德国哈瑙市区街角的一家药店。从父亲手中继承药店的威尔海姆·卡尔·贺利氏,不仅是一名药剂师,更是一名化学家。他帮助当地金匠成功地在氢氧火焰中熔融了两千克铂金,解决了当时铂金金属加工的难题,成为“德国铂金熔炼第一家”。
如今,贺利氏哈瑙总部仍保留着最早的厂房——一座建于1900年前后的红砖建筑。得益于对贵重金属加工、对材料高温处理的技术优势,这家家族企业成为了领先的多元化材料公司,目前在全球40个国家设立了100多处分支机构,拥有约1.3万员工,同时名列世界500强企业榜单。
贺利氏位于德国哈瑙的全球总部
作为以贵金属为主轴的企业,贺利氏的产品涵盖了从零部件到材料集成系统,它们广泛应用于钢铁、电子、化工、汽车和通讯等产业。依托强大的技术优势和技术沉淀,贺利氏还不断地深入探索新材料领域的技术研发。在2014年,贺利氏成功研发出新一代合成碳功能性添加剂(Porocarb®多孔碳粉),也是目前全球唯一从离子角度解决充电电池传导问题的创新方案。
Porocarb®多孔碳粉
贺利氏蓄电池技术公司大中华地区业务副总裁李克勤介绍说,Porocarb®多孔碳粉是专为要求异常严格的电化学应用而量身定制的多孔合成碳粉,其独一无二的材料特性可以显著提高动力电池的性能。应用于锂离子电池中,可在增强离子导电性能、提升电池能量密度及耐用性的同时,简化加工流程、缩短工艺周期、减少加工成本,极大地破解了目前动力电池领域亟待解决的行业‘痛点’和‘难点’。
实际上,Porocarb®多孔碳粉作为贺利氏数年前便已问世的技术研发成果,此前一直在探索这款产品的‘用武之地’,直到近两年动力电池行业兴起,贺利氏才把它引入到该行业。
得益于持续的研发和创新,Porocarb®多孔碳粉已经实现商业化,贺利氏正与动力电池客户合作,将产品用于应用测试或成功投产。事实证明,Porocarb®多孔碳粉能够显著提升电池性能,包括:
· 增加了电极面密度而且减少了非活性成分,因此单位体积的能量密度也得以增加(Wh+10~15%)
· 增加离子传导速度,电芯高倍率表现更佳(平台电压+10%, Wh+10~15%)
· 在电池制造过程中加快了电解液填充和化成的速度,因此,加工成本也得以减少(化成時間-40~50%)
· 双电极加载可减少20%的非活动材料
· 均匀的质量传输和响应速度有助于延长电池的使用寿命
除此之外,贺利氏还可以针对各等级的合成碳,根据客户需求提供各类定制的服务,以便满足不同系统的需求(例如:石墨化度、粒径尺寸、表面处理等)。对可改善正极性能的合成碳添加剂的需求正在不断增长,为了满足这一需求,贺利氏开发了全新的Porocarb®Lion210系列。
助力动力电池行业发展
有数据显示,虽然新能源车补贴在逐渐退坡,但整个行业市场化导向也在加强,2018年我国新能源汽车产销量超过百万辆将是大概率事件。无疑,动力电池作为新能源汽车核心零部件,市场将会进一步的上升,预计动力电池的产量将突破50Gwh。
李克勤直言,动力电池市场的不断增长意味着动力电池企业必须满足市场对于电池寿命、性能、安全、性价比等更高的要求。他表示,客户一方面希望动力电池续航时间更长、充电时间更短、供电量更大;一方面又希望成本更低,安全性更高,贺利氏的Porocarb®多孔碳粉添加剂无疑能帮助客户实现这一诉求,并且助力整个产业的发展。
贺利氏推出的最新合成碳添加剂可延长锂离子电池和铅酸蓄电池的使用寿命,显著提高电池性能
贺利氏的Porocarb®多孔碳粉凭借自身的独特优势在提升能量密度、延长使用寿命等方面具备综合优势,可适用各种形态和各种材料的锂离子电池,由此获得了国内多家大型动力电池企业青睐。
据动力电池网了解到, Porocarb®多孔碳粉在添加时会比一般的导电碳更少,依然能使浆料均匀分散,而极片活性物质可以增加,也直接提高了电芯能量密度;同时,Porocarb®多孔碳粉在充放电的过程中,不会和一般的导电碳一样,会使极片发生龟裂等极化现象,因此可减缓电池容量的衰减。
具体来看,Porocarb®多孔碳粉对于浆料的分散具有帮助,可将CNT导电剂的浓度比例从5%提升至最高20%的浓度,对于浆料的调配具有优势。另外,在极片制造上,因为多孔性和细微颗粒易于挤压,在提高能量密度的同时,不影响电池使用寿命,并且对负极膨胀有抑制作用,尤其是在硅碳的负极上,可实现电芯的量产化,助力产业的自动化。
最后,李克勤坦言,贺利氏是一个有时代使命感的企业,虽然刚刚才进入动力电池这个行业,但是凭借着Porocarb®多孔碳粉优异的性能,以及动力电池提质降本的需求,贺利氏有足够的信心融入这个行业,并且获得一席之地。
自信并非是盲目的,优质的产品是自信的保障,贺利氏始终坚持从客户的角度出发,围绕市场和行业发展的需要,解决行业发展过程中遇见的时机问题,以务实的态度、秉承着技术创新,推动行业快速发展!
关于贺利氏CIBF 2018 贺利氏参展信息:
时间:2018年5月22 – 24日
地点:深圳会展中心(深圳市福田中心区福华三路)
展位号:1GB122、1GB123(1号展馆)
贺利氏产品应用研讨分享:
Session 5-4锂离子电池隔膜、粘结剂及添加剂材料新进展
时间:5月23日(星期三)17:45 – 18:05
主题:用于锂离子电池的Porocarb®Lion碳功能添加剂
发言人:Dominik Samuelis,贺利氏电池技术有限公司,德国
Session 8:电池组(包)优化设计、电池生产新技术与应用
时间:5月24日(星期四)15:20 – 15:40
主题:多种碳添加剂在高压锂离子电池中的应用
发言人:Dr. Meng-Lun, Lee, CEO, LiS Energy Co., 中国台湾
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