鉅大LARGE | 點擊量：5471次 | 2022年02月22日
鋰離子電池水系和油系的分別是什么？
不管是什么制漿工藝，最終的目的是要把正負(fù)極粉以及導(dǎo)電材料與集流體緊密結(jié)合
水系--DI水（溶劑），CMC（增稠劑），SBR（粘結(jié)劑）
油系--NMP（溶劑），PVDF（粘結(jié)劑）
正極材料多采用油系，雖然內(nèi)阻會偏大，但是制漿效果好，而且極片致密，同時也能避免水分的引入產(chǎn)生電池脹氣等等優(yōu)勢
水系和油系是針對負(fù)極來區(qū)分的。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
水系采用去離子水做溶劑，提高電池安全性，穩(wěn)定性，缺點是粘結(jié)力低
油溶劑為NMP，粘結(jié)力高，過程處理麻煩
是指漿料配制使用的粘合劑，水系一般是LA132，這種在制備漿料過程中好控制一些；油系是只用有機(jī)體系，NMP為溶劑的粘合劑，這種在制備過程中需要密閉攪拌，而且有毒。
水系離子電池，也俗稱為鹽水電池。最大的區(qū)別就是把易燃易爆的電解液從有機(jī)項改成鹽水。最前面的這個能量密度和功率密度通過這種鹽水電池，簡單來說就是犧牲了這兩個特性，你要在一個電池里面把剛才這些特性全部做到的話非常具有挑戰(zhàn)。就是說基于儲能這么一個特殊的應(yīng)用，就是說不用搬著這個電池跑來跑去，我先把這個能量密度和功率密度如果說是用于太陽能這種光伏的運用，應(yīng)該說這個功率密度也不是非常重要，如果把這兩個東西暫時犧牲一下，我比較極致的來追求安全性、循環(huán)、成本以及可持續(xù)性，就是所謂的回收利用，在材料的選擇上選擇非常低的成本，在工藝上也在一個比較開放的環(huán)境里面，可以低成本的生產(chǎn)。最后就是我們希望這些材料有它的回收價值，就是收回來還可以用，它有價值，不是說要花很多錢、很多成本去回收。就是說在早期的設(shè)計上就做到回收起來非常容易。這個水系離子電池也不是憑空冒出來的一個東西，也有長期研發(fā)的歷史，最早可以追溯到1994年。這個研發(fā)從那個時候開始就持續(xù)不斷，一直到最近為止都有這個水系離子電池的研發(fā)，但是這個產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程比較滯后。如果去查鋰離子電池的專利，估計可以查出上十萬件，但是要查這個水系離子電池的專利的話還真不多。最早是由于這個加拿大的著名的鋰離子電池的科學(xué)家申請了這個方面第一個專利，是1995年，這個專利已經(jīng)過了20年，已經(jīng)過期了。后面在2005年由復(fù)旦大學(xué)的兩位教授發(fā)了一個專利，這個也比較早。接下來是在美國的CMU，這個大學(xué)的教授也發(fā)了專利，在中國和美國都申請了專利。這個大學(xué)的教授得到了比爾蓋茨和KPCB著名的風(fēng)投投資，并在美國進(jìn)行了水系電池的產(chǎn)業(yè)化。恩力能源是跟復(fù)旦大學(xué)的夏教授、王永剛教授合作，我們現(xiàn)在是一種合作關(guān)系，并在2005年從復(fù)旦大學(xué)獲得獨家專利，然后開始了的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的道路。
在水系里面要把這個電池做穩(wěn)定，這里面最大的一個挑戰(zhàn)就是“水”。有過電化學(xué)背景的人都了解，這個超過了1.23V就要分解，不可能像鋰離子電池一樣做到3.7V或者說更高的電壓，它曲線在了你要選擇合適的這種正負(fù)級材料?，F(xiàn)在市面上所有的這種鉛酸和鎳氫、鎳鐵等等這一類的電池廣義上來說也是叫水系電池，反正要么是酸要么是堿，市場上還沒有在中性水里面的電池，至少還沒有產(chǎn)業(yè)化。它的難點是你要在這個中性的水里面找到電堆，正好卡在這個水分解的窗口里面，而且可以循環(huán)，我覺得這是一件挑戰(zhàn)的事情。隨著現(xiàn)在材料技術(shù)的發(fā)展，這個事情也是可能實現(xiàn)的。就是說不單是要找到這個材料，還是非常廉價的材料，還要解決腐蝕的問題。另外現(xiàn)在這個負(fù)極材料是很關(guān)鍵的，你要找到適合在中性水系里面穩(wěn)定循環(huán)的，還有一定比容量。同樣新的電池都面臨同樣的挑戰(zhàn)，就是說你的生產(chǎn)設(shè)備、工藝也不可能現(xiàn)成的可以買到，需要從工藝和設(shè)備的開發(fā)同時一起來做這件事情。恩力能源經(jīng)過了接近5年的技術(shù)攻關(guān)，現(xiàn)在應(yīng)該說我們認(rèn)為我們解決了這一系列的問題，2017年我們將進(jìn)入量產(chǎn)階段。
剛才我提到這個回收，回收這個事情我覺得鉛酸電池和鎳氫電池這一類的廣義的水系電池是可以實現(xiàn)材料的回收再利用，而且回收再利用這件事情本身是有價值的。剛才說鋰離子電池要投入成本去回收或者去處理，基本這個回收原材料里面有價值。我們這個體系里面最主要的可以值得回收的材料，這個殼體形式上看上去和鉛酸的差不多，都是可以粉碎再利用。另外就是集流體，這是經(jīng)過防腐處理的金屬，這個金屬經(jīng)過長時間使用以后防腐層下降，要把這個銹去掉之后再保護(hù)起來。另外是電極材料，我們這個本身是氧化物，簡單的說就是打打碎、分一分再燒一燒應(yīng)該就可以再用了。我認(rèn)為這種電池的設(shè)計，上午的鋰離子電池還說到誰是這個舊的電池的負(fù)責(zé)人或者主體。我們認(rèn)為我們這種電池如果賣出去的話，很想把這個電池自己收回來。如果10年之后這個電池不能用了，或者多少年以后這個電池不能用了，我愿意把它收回來，因為它里面還有價值。這個是我們的一個單體電芯，大概充放電曲線是這么一個形象，跑了接近2年的電池，現(xiàn)在跑了3千次，也在衰減。這是兩年前的水平，它是一個3000次的循環(huán)。經(jīng)過兩年的努力，我們現(xiàn)在的電池會比這個有很大的提升。
這個是我們這個電池的技術(shù)性能和在美國有這么一家同行，他們算是在這個行業(yè)里面的一個先行者，比我們提早了三五年開始了這個產(chǎn)業(yè)化。我們跟他們的電池技術(shù)指標(biāo)從能量密度到倍率和循環(huán)壽命，可以說在各個方面目前在電芯層次上的水平都超過它。我們電芯的設(shè)計是模塊式，可以從這么兩個單電芯的串聯(lián)可以繼續(xù)串出一個48V的模塊。這個像搭積木一樣，一個靈活的堆砌。國外有住這些別墅的家庭，比如說德國、日本、美國、他們的屋頂很多都已經(jīng)鋪上光伏了，早期是靠國家的補貼，然后賣電。一邊賣電一邊從電網(wǎng)買電。這種方式德國2020年就停了，這種補貼就停了，日本也會跟著學(xué)。另外是他們會補貼儲能，你可以自發(fā)自用。比如美國這種地方有地下室，堆點電池也有這個空間。因為我們電池的短板是比較大，如果你有地方可以放下的話它是比較安全和環(huán)保的東西，這種家庭應(yīng)用是一種場景。還有就是商業(yè)應(yīng)用，再接下來做的更大一點就是微網(wǎng)應(yīng)用。
就是說我們做的這個水系離子電池，可以用電鉆打進(jìn)去把里面的水放出來，它還會繼續(xù)的工作，不存在安全問題。它不僅可以長壽命、低成本，最關(guān)鍵的是我們還可以回收。恩力能源申請了電池的再現(xiàn)修復(fù)，當(dāng)這個電池出現(xiàn)問題的時候我們可以讓它中途再活過來。如果是一個開放的體系的話，水系電池都可以有機(jī)會讓它再活過來，即使是死了也可以回收，我們有專利的保護(hù)。恩力能源是一個創(chuàng)業(yè)型的初創(chuàng)企業(yè)，最近清華大學(xué)戰(zhàn)略入股了恩力能源，現(xiàn)在恩力能源和物理所、復(fù)旦、中科大一系列的國家隊一起承建了十三五的國家重點研發(fā)計劃的智能電網(wǎng)技術(shù)與裝置的鈉基儲能電池項目。另外恩力和清華大學(xué)一起組建這個儲能技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究院，在這個研究院里面是要做儲能這個行業(yè)，所以不排斥任何電池，這個里面有鋰離子電池，有鉛酸電池也有我們的水系電池，歡迎大家一起參與到我們這里。謝謝大家。
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