手机能持续移动续航,电动汽车能无油行驶。让这一切司空见惯的,无不拜锂电池所赐。而它的发明者,美国化学家斯坦利·惠廷厄姆(Stanley Whittingham)、约翰·古德伊纳夫(John Goodenough)及日本化学家吉野彰(Akira Yoshino)也因为在这一领域的卓越贡献,获得了科学界最高殊荣诺贝尔化学奖。
在我们享受科技带来便利的同时,也要铭记并感谢这些锂电池先驱者的成就和贡献。
锂电池是影响每个人现代生活的最具影响力的材料科学发明之一。值得注意的是,尽管它们面世已经30年了,我们仍在不断探索其更好的材料方案,使锂电池的性能更优异。
索尔维特种聚合物,作为锂电池产业关键材料的提供者,也矢志不渝,希望利用更为广泛的产品系列组合,为锂电池“做得更好”。
锂离子电池当前的两大挑战:安全和能量密度。索尔维高性能塑料材料,逐一化解锂电池挑战。
正极粘结剂——满足高能量密度和长循环寿命的需求——Solef PVDF。
有了索尔维特种聚合物的专有聚合技术,化学改性被用于Solef PVDF,从而显著地改善了Solef PVDF的粘结性能和长期结合性能。因此,通过降低粘结剂用量可以实现电池更高的能量密度,同时保证其更长的循环寿命。
l 最小添加量,赋予产品最佳的内聚力和粘结力;
l 与富镍正极活性材料具有出色的相容性;
l 确保电池在高达5V的情况下依然保持电化学稳定;
l 延长其使用寿命,提高能量密度。
电池隔膜涂覆——满足锂电池高能量密度,长期循环寿命的需求——Solef PVDF。
为了获得更好的电极和隔膜界面,延长使用寿命,同时增强润湿性和组装便利性,电池隔膜材料可以涂覆一层Solef PVDF。
l 出色的加工性能(水性和油性);
l 能够极为出色地与正负极极片进行粘合;
l 对电解液具有出色的耐化学性;
l 既可以与陶瓷材料一起制备,也可以单独适用于聚烯烃多孔基材的涂覆。
电池垫片——高性能电池垫片保护电池安全——Hyflon PFA/MFA,Pyton PPS。
随着当前锂电池技术的不断发展,对电气化运输的固定存储产品电池安全性的要求也越来越高。
l 耐高温材料保证电池安全;
l 在工作状态下优异的密封性能;
l 高CTI值,绝缘性突出;
l 对电解质的耐电化学性好;
l 加工性能良好。
以上所介绍的都是锂电池电芯内的材料应用,那么我们还能作什么呢?
针对电池模块和电池包的材料应用,同样值得推敲。目前的方案普遍采用金属,但是是否有可替代金属的材料,在保证结构稳定性,安全性的同时,能够大幅减轻重量呢?索尔维特种聚合物特有的产品组合给出答案。
电池模组和电池包——轻巧、更坚固的电池模组和电池包解决方案——Ixef PARA、Amodel PPA和Pyton PPS。
索尔维特种聚合物正在取代重量大、价格高的金属元件,打造更为安全、能量密度更高的电池。对于电池组和电池模组来说,索尔维轻量化高性能聚合物不仅能提高设计灵活度、降低成本,还具有出色的抗腐蚀性、耐化学性和电绝缘性,并且可以简化加工。
l 组件轻量化;
l 设计灵活性优异;
l 功能集成度高;
l 允许复杂的几何部件;
l 一步注塑成型,毋需金属加工的多个步骤。
索尔维半结晶聚合物具有:
l 机械强度优异;
l 阻燃;
l 耐化学性出色;
l 尺寸稳定。
再来考虑下电池冷却,传统的间接式冷却无法实现快速并均匀的降温,特种塑料供应商索尔维采用独有的绝缘冷却液,可实现浸没式冷却。
浸没式冷却创新解决方案——电池冷却系统最为安全的绝缘冷却液——Galden PFPE。
在电池直接浸入式冷却应用领域,索尔维特种聚合物的Galden全氟聚醚(PFPE)是一种惰性氟化流体导热液,具有较高的热稳定性、宽广的工作温度范围、良好的介电特性和卓越的化学惰性。该导热液无闪燃点或着火点,是电池组用液体冷却剂的理想之选。此外,Galden PFPE与标准金属和塑料兼容,在长期使用过程中能够保持稳定的特性,可降低短路、腐蚀和交叉污染的风险。
l 阻燃;
l 绝缘性能优异;
l 化学稳定性/化学惰性出色;
l 导热性能优良;
l 在很宽的温度范围内粘度良好。
优势:
l 浸没式冷却保证更均匀的温度,延长电池使用寿命;
l 冷却效率高,实现更高的电池能量密度;
l 电气绝缘性好、阻燃,安全性更高。
应用不止是锂离子电池,可替代能源的另一项技术,燃料电池将在未来的汽车电气化,尤其是满足重载车辆长途运输的需求中发挥重要作用。
燃料电池的系统组件需要同时满足机械、热力和化学要求。选择高纯度的材料有助于避免释放出污染物,并进入燃料电池组、削弱燃料电池的性能。
索尔维特种聚合物为燃料电池堆技术的核心部分提供质子交换膜用Aquivion PFSA。它具有很强的质子导电性、工作温度窗口很宽,介于-30°C-230°C之间、对全pH范围的化学品具有优秀的耐受性,且表面亲水性良好。另外,索尔维特种聚合物还提供包括用于电池模组端板、歧管组件及冷却回路的Amodel PPA和Pyton PPS;用于氢气回路的Pyton PPS;以及用于密封件的Tecnpflon FKM,为用户带来极高附加价值。
同时,索尔维特种聚合物事业部可在公司内部测试燃料电池应用所需的各种特性,包括析出物测试和燃料电池中毒实验。并可向市场提供一系列已通过测试并满足燃料电池技术高纯度要求的产品。