中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)于2016年10月13日-14日在杭州召開(kāi)了“第二屆混合動(dòng)力車(chē)市場(chǎng)與先進(jìn)電池技術(shù)發(fā)展研討會(huì)”，會(huì)議受到了國(guó)內(nèi)外電池、材料、設(shè)備和汽車(chē)領(lǐng)域眾多企業(yè)的廣泛關(guān)注，400多位國(guó)內(nèi)外嘉賓參會(huì)。自2014年4月中國(guó)化學(xué)與物理電源協(xié)會(huì)在北京組織了“第一屆混合動(dòng)力車(chē)市場(chǎng)與先進(jìn)電池技術(shù)發(fā)展研討會(huì)”以來(lái)，在國(guó)內(nèi)外純電動(dòng)車(chē)和插電式混合動(dòng)力車(chē)取得較快發(fā)展的同時(shí)，混合動(dòng)力車(chē)輛，特別是微混車(chē)輛也在國(guó)際上得到預(yù)期的快速發(fā)展。特別是近來(lái)進(jìn)一步提出了發(fā)展48V電池體系與技術(shù)的要求,使電池行業(yè)又出現(xiàn)了一個(gè)新的發(fā)展熱點(diǎn)。

“第二屆混合動(dòng)力車(chē)市場(chǎng)與先進(jìn)電池技術(shù)研討會(huì)”的舉辦，給大家提供了一個(gè)交流的平臺(tái)，幫助大家了解國(guó)內(nèi)外在混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)業(yè)方面的發(fā)展動(dòng)向、最新進(jìn)展，交流適用于混合動(dòng)力汽車(chē)發(fā)展的各種電池技術(shù)及其最新進(jìn)展。希望通過(guò)技術(shù)交流，能對(duì)我國(guó)混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起動(dòng)一定的借鑒和推動(dòng)作用，加快我國(guó)混合動(dòng)力汽車(chē)用各類(lèi)電池技術(shù)的快速發(fā)展。

在本次會(huì)議上，日本瑞翁株式會(huì)社王鍵博士做了“電池粘結(jié)劑的技術(shù)動(dòng)向及電池性能的影響”的專(zhuān)題報(bào)告，以下是根據(jù)速記整理的文字，未經(jīng)本人審核，僅供參考。

電池粘結(jié)劑在電池里面占的比重比較小，一般都是小于3%，按重量來(lái)說(shuō)，是一個(gè)輔材，但是它對(duì)電池性能的影響一點(diǎn)都不小。內(nèi)容分四個(gè)部分，首先講一下鋰離子電池的技術(shù)課題和粘結(jié)劑所能起到的作用，二是陽(yáng)極用粘結(jié)劑的極片膨脹抑制功能，三是陰極用水性粘結(jié)劑的耐高電壓特性，四是引入功能性涂層對(duì)改善電池性能的作用。最后有時(shí)間的話再介紹一下瑞翁公司的情況。

第一，鋰離子電池的技術(shù)課題和粘結(jié)劑的作用。這個(gè)圖縱軸是車(chē)載電池總能量，橫軸是隨著時(shí)間的推移能量密度的變化，這個(gè)數(shù)值不詳細(xì)講，可能有爭(zhēng)議，但是有一點(diǎn)是明確的，隨著時(shí)間的推移，車(chē)載用的鋰離子電池的能量密度一定是越來(lái)越高，這個(gè)道理也很簡(jiǎn)單。昨天提到鉛酸電池、鎳氫電池、超級(jí)電容器都可以用在車(chē)上，為什么還要用鋰離子？主要是用鋰離子的高能量密度，能量密度要求對(duì)鋰離子來(lái)說(shuō)是一個(gè)宿命。

高能量密度鋰離子電池現(xiàn)在面臨的一些技術(shù)課題，當(dāng)然有很多很多，我這里簡(jiǎn)單說(shuō)三點(diǎn)。陽(yáng)極方面是抑制極片膨脹，這直接關(guān)系到電池的能量密度，電池膨脹了，等于說(shuō)能量密度下降了。陰極方面，在車(chē)載電池里面雖然稍微保守一點(diǎn)，但電壓一定是越來(lái)越高。提高隔膜的絕緣性，意味著可以把隔膜做得更薄，從而提高能量密度。我們考慮可以用功能性粘結(jié)劑和功能性涂層來(lái)對(duì)這幾個(gè)技術(shù)課題的解決做一些輔助性的工作。

第二，陽(yáng)極用粘結(jié)劑的電極膨脹抑制功能。上面這個(gè)圖是陽(yáng)極充放電的一個(gè)示意圖，隨著陽(yáng)極活性物質(zhì)的膨脹收縮，它們之間的距離多少會(huì)有一些擴(kuò)大。下面是說(shuō)陽(yáng)極里面的粘結(jié)劑隨著充放電過(guò)程極片的膨脹收縮，活性間距離會(huì)增大，聚合物不會(huì)回到原來(lái)的狀態(tài)。這個(gè)視頻是我們和一家日本儀器公司做的時(shí)時(shí)充放電實(shí)驗(yàn)，充電時(shí)陽(yáng)極在膨脹，變成金色，這是實(shí)時(shí)的視頻。極片里面一般的粘結(jié)劑，因?yàn)樗且粋€(gè)彈性體，隨著反復(fù)的拉伸強(qiáng)度會(huì)降低，理想的粘結(jié)劑是在反復(fù)拉伸情況下仍然能夠保持比較高的強(qiáng)度。這個(gè)是我們過(guò)去的一個(gè)產(chǎn)品的實(shí)際數(shù)據(jù)，我們做了一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)，就是將粘結(jié)劑薄膜的伸展率設(shè)定為12.5%，模擬石墨的膨脹收縮，可以看出拉伸強(qiáng)度會(huì)有所下降。紅色是我們新開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，特點(diǎn)有兩個(gè)，一個(gè)是初始強(qiáng)度比較強(qiáng)，二是反復(fù)拉伸下強(qiáng)度保持得比較好，沒(méi)有明顯衰減。這是電池的膨脹率，可以看出比舊的產(chǎn)品有所改善。這個(gè)是含硅的負(fù)極材料，含10%硅，使用我們新開(kāi)發(fā)的粘結(jié)劑，電池的膨脹較小，性能提高。

第三，陰極耐高電壓水性粘結(jié)劑。這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們和一個(gè)大學(xué)聯(lián)合做的，是在一個(gè)金基板上濺射一些活性物質(zhì)，這里用的是LCO，讓鋰離子能夠垂直方向進(jìn)出，然后在這上面涂布一層粘結(jié)劑，然后我們來(lái)做CV，充電電位4.4伏特，溫度45攝氏度。如果用傳統(tǒng)的PVDF來(lái)做實(shí)驗(yàn)，它的氧化還原峰會(huì)位移，如果用我們的粘結(jié)劑做，沒(méi)有看到明顯的位移。原因當(dāng)然有很多解釋?zhuān)€沒(méi)有完全的定論，其中一個(gè)解釋是在高電壓的情況下，特別是堿性比較強(qiáng)的情況下，PVDF容易產(chǎn)生分解反應(yīng)。這是我們水性粘結(jié)劑在活性物質(zhì)表面形成薄膜的狀態(tài)，不是完全包覆活性物質(zhì)表面，是形成一個(gè)像斑點(diǎn)狀的包覆，我們看到它在表面是能夠形成一個(gè)很薄的納米級(jí)復(fù)合薄膜層。我們做了電池以后再看在高電壓下高溫下的充放電循環(huán)，明顯有所改善，然后我們拆電池可以看到，使用PVDF的電池的隔膜有一些被氧化的跡象，隔膜會(huì)變黃，而使用我們的粘結(jié)劑的電池沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題?，F(xiàn)在水性粘結(jié)劑已經(jīng)在國(guó)內(nèi)比較大的電池廠準(zhǔn)備量產(chǎn)。

第四，引入功能性涂層對(duì)改善電池性能的作用。這是一個(gè)電池的斷面圖，功能性涂層可以涂在隔膜表面，也可以在極片表面，現(xiàn)在目前兩種都有。材料上有陶瓷材料或者是有機(jī)功能性粘結(jié)劑，我們兩種都有。這是我們功能性涂層粘結(jié)劑及涂料的開(kāi)發(fā)歷史和產(chǎn)品系列，功能性涂層最早是在2003年就導(dǎo)入市場(chǎng)，那時(shí)候還很少人做這個(gè)工作，我們的客戶(hù)涂在陽(yáng)極、陰極、隔膜都有。用在車(chē)載電池上，對(duì)電池的壽命和安全性的提高發(fā)揮了非常大的作用。我們的產(chǎn)品既有水性的，也有油性的（NMP等溶劑型）。目前是供不應(yīng)求的狀態(tài)。我們粘結(jié)劑主要特點(diǎn)是三個(gè)，一是分散特性非常好，用我們的粘結(jié)劑可以配的漿料黏度比較小、固含量比較高，能夠形成致密的膜；二是粘結(jié)性好；三是電化學(xué)穩(wěn)定性好。功能性涂層的效果，一是提高絕緣性，二是延長(zhǎng)電池壽命，三是改善注液性，這樣對(duì)電池的生產(chǎn)效率會(huì)提高，降低電池的生產(chǎn)成本。這是我們做的一些耐熱性實(shí)驗(yàn)，150度以上一個(gè)小時(shí)，可以看到涂了功能性耐熱涂層的隔膜，它在這個(gè)條件下沒(méi)有明顯地收縮，如果沒(méi)有涂的話就收縮得很厲害。高溫短路的實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)溫度下粉紅色是短路了，這個(gè)曲線可以看出這里應(yīng)該是閉孔。下面這個(gè)實(shí)驗(yàn)是注液性試驗(yàn)，注液性實(shí)驗(yàn)很簡(jiǎn)單，我們就把電解液滴到隔膜上，然后看它滲透的速度，多少時(shí)間會(huì)滲透進(jìn)去。高溫保存試驗(yàn)，這個(gè)我們做了三個(gè)試驗(yàn)，一個(gè)是什么都沒(méi)有涂的，另外一個(gè)是涂在陰極表面，另外一個(gè)是涂在隔膜表面，我們看一下這個(gè)結(jié)果，高溫保存的條件是60度20天，涂在陰極表面的容量保持率是最高的，涂在隔膜上效果也不錯(cuò)。來(lái)看一下阻抗譜，測(cè)試之前大家都相差不是太多，但是高溫存儲(chǔ)以后就有明顯的差別，還是跟剛才的容量保持率結(jié)果是一致的，涂在陰極表面的電池的阻抗是最低的。很多人會(huì)問(wèn)理由，我們也沒(méi)有完全搞清楚，可能跟界面有一些關(guān)聯(lián)，涂在陰極表面的話可能會(huì)對(duì)陰極有比較好的保護(hù)作用。

今天我講得比較簡(jiǎn)單，一是抑制極片膨脹的陽(yáng)極用粘結(jié)劑，二是耐高電壓水性陰極用粘結(jié)劑，三是功能性涂層。

最后還有一點(diǎn)時(shí)間介紹一下瑞翁，瑞翁成立于1950年，是戰(zhàn)后比較早成立的，當(dāng)年是和美國(guó)Goodrich合資，是在日本最早生產(chǎn)合成橡膠的公司?，F(xiàn)在注冊(cè)資本是242億日元，銷(xiāo)售額3075億日元，員工總數(shù)3216人，總部在東京。我們?cè)诿绹?guó)、歐洲、中國(guó)、東南亞、泰國(guó)、新加坡都有工廠或研發(fā)中心。后來(lái)我們收購(gòu)了Goodrich的合成橡膠事業(yè)。我們的產(chǎn)品一般是高功能性的產(chǎn)品，雖然數(shù)量上不是特別大，但是在細(xì)分市場(chǎng)占的份額比較大。比如說(shuō)我們有一個(gè)合成橡膠Zetpol，耐熱耐油，這個(gè)在世界市場(chǎng)占了一半以上的份額。還有透明樹(shù)脂COP，這個(gè)也是開(kāi)發(fā)得非常早，用在液晶電池和平板顯示器，還有手機(jī)鏡頭。這個(gè)是介紹我們現(xiàn)在粘結(jié)劑技術(shù)的一個(gè)源流，瑞翁公司是一家石油化工公司，我們有非常好的丁二烯精煉提純技術(shù)，這個(gè)專(zhuān)利技術(shù)不僅自己在用，全世界有幾十家大的石化廠都在用。我們用這些經(jīng)過(guò)提純的原料生產(chǎn)一些特殊的高分子。我們還有比較好的潔凈化技術(shù)，用在半導(dǎo)體行業(yè)等。我們有比較好的有機(jī)和無(wú)機(jī)材料分散技術(shù)，這個(gè)技術(shù)曾經(jīng)用在磁帶的粘結(jié)劑，曾經(jīng)壟斷全球市場(chǎng)。我們把這些技術(shù)用在鋰電池粘結(jié)劑的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中。從1995年開(kāi)始開(kāi)發(fā)了水性粘結(jié)劑用于商業(yè)電池，到現(xiàn)在已有20年的生產(chǎn)銷(xiāo)售歷史，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)任何問(wèn)題。從2005年開(kāi)始，我們的產(chǎn)品應(yīng)用到混動(dòng)汽車(chē)?yán)?，一直沿用到現(xiàn)在。

謝謝大家。