從麒麟電池到青海湖電池,一文了解“硅基負極”的“負極膠”
發布時間:2023-11-22 14:02:00
關鍵詞:負極材料

今年4月,CATL麒麟電池隨著吉利的重磅純電MPV車型極氪009正式開啟交付!這塊電池最大亮點之一就是首創了高鎳正極搭配“硅基負極”的技術組合,因此其電池容量一舉突破了140KWh大關,輕松拿下大中型MPV純電續航里程 822 公里的世界紀錄!

7月,另一塊備受關注的“硅基負極”電池--榮耀“青海湖電池”也正式發布!因為有了“硅基負極”技術的加持,這塊電池一方面實現了高達5000mAh的大電量,而另一方面竟然又將電池的厚度壓縮到如卡片般纖薄的2.72mm!硅基負極是鋰離子電池實現超級快充與超長續航的關鍵技術,它的出現讓鋰電池的充電速度和能量密度出現大幅提升,但是這種負極在充電時會發生劇烈膨脹進而引發負極的開裂風險。

為了解決這個問題,人們一直在從兩個方向展開研究:一方面是開發較低膨脹率的硅基材料,另一方面,則是從粘接負極材料的負極膠入手!為此材料大廠回天新材開發出全新解決方案一1206LPAA負極膠!

從麒麟電池到青海湖電池,一文了解“硅基負極”的“負極膠”

鑒于 PAA 的分子呈現出線性長鏈條的結構,從概率上來講當“硅基負極”出現大幅膨脹時,就存在“手滑”纏不住的情況。從這個角度出發,回天的材料學家們在設計1206L負極膠的時候也就同時設計出了兩條技術路線有其中一個是將線性的 PAA分子鏈橫向交聯起來,構建起一個3D網絡結構;而另一個,則是提高PAA的分子量。

思路一:構建 3D網絡

回天的研發工程師注意到電池負極在繞卷入殼之后需要經過一個真空烘烤的環節,為了讓負極材料在涂布后徹底揮發掉水分和溶劑,這個烘干的時間長達6小時,而且期間的溫度可以達到90~120℃。于是他們這次給1206L專門選了一款需要加熱才能與 PAA 發生反應的交聯劑,相當于對于烘干工序之中的能量與時間進行了有效再利用,在不增加用戶成本的情況下就提升了硅基負極的機械強度!從最終的效果來看,采用了這種方案的“硅基負極”在經歷100次充放電循環后電容量依然保持平穩。

思路二:提高分子量

高分子材料的分子量對于機械強度的影響最大,具體到PAA負極膠也是如此,這對于抵抗劇烈膨脹的“硅基負極”來說是至關重要的性能!但問題是,分子量變大就意味著粘度的上升。這個問題體現在涂布后的負極就是,負極材料就出現明顯的結塊團聚,這會造成負極內部電通路的中斷。體現在電性能上,就是負極本身的電阻就會很高,對于電化學反應的鋰離子電池來說這是嚴重影響性能的大問題!

而這次回天開發出來的1206L負極膠竟然解決了這個矛盾,首先它的分子量高達100萬,和目前主流的PAA比起來高出了30%;同時PDI<2。但是它的粘度卻維持在了15000~25000cps的范圍,這就在不影響工藝的前提下為提升粘接強度打下了基礎。結合 3D網絡結構,高于平均水平30%的分子量以及相對較低的粘度,這就讓使用回天 1206L的“硅基負極”具備了更好的機械性能與循環電性能。

從麒麟電池,到青海湖電池,“硅基負極”技術讓我們看到了產品性能升級與中國產業升級的新希望,而回天1206L負極膠的出現,不僅讓“硅基負極”的早日大規模普及更進一步,也更是中國材料產業自主創新與穩步向前的又一個例證!






稿件來源: 電池中國網
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