今年4月,CATL麒麟电池随着吉利的重磅纯电MPV⻋型极氪009正式开启交付!这块电池最⼤亮点之⼀就是⾸创了⾼镍正极搭配“硅基负极”的技术组合,因此其电池容量⼀举突破了140KWh⼤关,轻松拿下⼤中型MPV纯电续航⾥程822公⾥的世界纪录!
7⽉,另⼀块备受关注的“硅基负极”电池——荣耀“⻘海湖电池”也正式发布!因为有了“硅基负极”技术的加持,这块电池⼀⽅⾯实现了⾼达5000mAh的⼤电量,⽽另⼀⽅⾯竟然⼜将电池的厚度压缩到如卡⽚般纤薄的2.72mm!
硅基负极是锂离⼦电池实现超级快充与超⻓续航的关键技术,它的出现让锂电池的充电速度和能量密度出现⼤幅提升,但是这种负极在充电时会发⽣剧烈膨胀进⽽引发负极的开裂⻛险。
为了解决这个问题,⼈们⼀直在从两个⽅向展开研究:⼀⽅⾯是开发较低膨胀率的硅基材料,另⼀⽅⾯,则是从粘接负极材料的负极胶⼊⼿!为此材料⼤⼚回天新材开发出全新解决⽅案——1206L PAA负极胶!
鉴于PAA的分⼦呈现出线性⻓链条的结构,从概率上来讲当“硅基负极”出现⼤幅膨胀时,就存在“⼿滑”缠不住的情况。从这个⻆度出发,回天的材料学家们在设计1206L负极胶的时候也就同时设计出了两条技术路线有——其中⼀个是将线性的PAA分⼦链横向交联起来,构建起⼀个3D⽹络结构;⽽另⼀个,则是提⾼PAA的分⼦量。
思路⼀:构建3D⽹络
回天的研发⼯程师注意到电池负极在绕卷⼊壳之后需要经过⼀个真空烘烤的环节,为了让负极材料在涂布后彻底挥发掉⽔分和溶剂,这个烘⼲的时间⻓达6⼩时,⽽且期间的温度可以达到90~120℃。于是他们这次给1206L专⻔选了⼀款需要加热才能与PAA发⽣反应的交联剂,相当于对于烘⼲⼯序之中的能量与时间进⾏了有效再利⽤,在不增加⽤户成本的情况下就提升了硅基负极的机械强度!从最终的效果来看,采⽤了这种⽅案的“硅基负极”在经历100次充放电循环后电容量依然保持平稳。
思路⼆:提⾼分⼦量
⾼分⼦材料的分⼦量对于机械强度的影响最⼤,具体到PAA负极胶也是如此,这对于抵抗剧烈膨胀的“硅基负极”来说是⾄关重要的性能!但问题是,分⼦量变⼤就意味着粘度的上升。这个问题体现在涂布后的负极就是,负极材料就出现明显的结块团聚,这会造成负极内部电通路的中断。体现在电性能上,就是负极本身的电阻就会很⾼,对于电化学反应的锂离⼦电池来说这是严重影响性能的⼤问题!
⽽这次回天开发出来的1206L负极胶竟然解决了这个⽭盾,⾸先它的分⼦量⾼达100万,和⽬前主流的PAA⽐起来⾼出了30%;同时PDI<2。但是它的粘度却维持在了15000~25000cps的范围,这就在不影响⼯艺的前提下为提升粘接强度打下了基础。
结合3D⽹络结构,⾼于平均⽔平30%的分⼦量以及相对较低的粘度,这就让使⽤回天1206L的“硅基负极”具备了更好的机械性能与循环电性能。
从麒麟电池,到⻘海湖电池,“硅基负极”技术让我们看到了产品性能升级与中国产业升级的新希望,⽽回天1206L负极胶的出现,不仅让“硅基负极”的早⽇⼤规模普及更进⼀步,也更是中国材料产业⾃主创新与稳步向前的⼜⼀个例证!