中国电池杂志至中国电池网11月18日讯(武月 杨阳 成都报道)在11月13日至14日成都召开的2014年第二届中国(成都)锂电新能源产业国际高峰论坛上,中铝华西铝业有限责任公司的首席研究员何显东做了《高性能铝箔在电池中的应用》的专题报告。

以下是何显东的演讲报告:

何显东:我讲的题目是高性能铝箔在电池中的应用。主讲的内容是华西铝业介绍、研发优势、铝在锂电池中的应用等几个问题。

华西铝业转制是1988年国务院军转民时开始的,我们做的系列项目都是和军工配套的。我们做的产品多是专注于军工器械。

公司顺应市场化发展,在2006年转制到中铝的时候,进行了特殊性能的开发,对特殊处理箔、高强度合金箔做了战略储备,在储备过程中,主要包括基础电子纯铝箔、晶间峰值铝箔、谐振容铝箔等等。铝在锂电池中的应用,主要是正负极集流体、极耳,软包材料和温控材料等等。电子集流体,在电子材料当中,包括航天卫星上天时,集流体是一个导电功能,但还是晶尖架构,我们在做铝的分析过程中,是最耗电的材料。

铝作为地球上含量最多的一种金属,由于其密度小、易加工,拥有良好的导电和导热性能、高反射性和耐氧化而被广泛应用。铝是除锂外质量比能量最高的金属、拥有低的电极电位(-1.66V)、薄而致密的氧化层(氧化铝),可通过隧道效应实现电子导通而被用于电池的正极集流体,在以钛酸锂作为负极时,铝箔也替代铜箔成为负极集流体。电池当中的固液、晶体亚晶、多晶单晶、针刺与垒晶等相变化是集电节支撑的,电池的电化学与化学电转换全部与电机作为参考相。参考相如果选择它的空间极格不一样,设计的电子当中容值将会产生误差。在集电节的过程中,是电极材料与电解液在固液相界面上发生反应、形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层的基础参样,在电池化成与定容中起到极版母版作用。因此箔尺度、箔界面、箔结构不容忽视,改变铝(铜)箔表面微观结构等都容在集电结当中。

箔尺度,通过压制箔与压延工序进行晶体分析,以逆向制造方式分析熔铸中的组织特征、疏松机理、气孔、白斑、大晶粒、光亮晶粒等等,确定工艺参数及配方分析。并以克塞尔-斯特兰斯基层生长理论、螺旋生长理论C布拉维法则、周期性健链理论进行界定晶体状态。

箔界面,其表面以“土层coating”、层layer、箔foil为表征出现凝结核在表面迁移生核形成Al2O3(或针对铜箔砖红核CuO)。

箔结构,铝箔表面的介电常数与“岛与岛形成的海峡”和溶剂补偿的“海峡”产生的隧道效应相关。当铝在无氧化层的情况下锂离子“旋转”聚合和聚合后“择优取向”,并在无“润湿”固体表面形成“外延温度”和“伪晶形构”,利用单原子层薄膜后产生S-恩K模型在“海峡”区正负电子移动产生的冷光子闪电诱导的双荷子效应。

这是电池表面的微晶示意图,在充放电的时候,晶体的增长和出过程。这是我们做的20纳米的一个表面状态,我们提供的电池包装中,张力在50个大英左右。包括电解液、PCE所有这些都可以做到包容性。

电池箔的特点,铝的表面氧化膜由α型氧化铝转变为以β为主的氧化膜,在表面形成微晶或纳米结构。铝箔表面能和能聚能增大,改善表面氧化膜通过隧道效应。

这是我们做的一个测试报告,涉及了非民用电池,单独做的。这是我们在动车组当中做的锂电池,放电性能、低温性能、内阻都有报告。

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这是锂电池的产品优势介绍,我们的电池可根据电池设计当中的要求提供高强度的、高延伸度的、低延伸度的、高放射性的、低放射性的需求提出解决方案。我们的团队当中有中组部的“千人计划”专家3名,23名博士生,还有在合金成分、熔炼、轧制、退火等方面提供个性化解决方案。

这是我们做的1235合金,在1235合金当中容量是很高的。1235合金电池箔可以和日本、德国和美国同台对比。在这个过程中,我们电池内阻降低16%,容量电压提高了0.2V(3.8V的电压)。

我们对铝和铝合金的基础研究,电池管理系统(BMS)、辅助管理系统、电池模组和包覆都会用到铝。这部分内容有资料提供给大家,这是涉及到铝的特殊性,涉及到电池设计过程中用到的一些资料。这里面要讲的是,大家认为锂电池很好,为什么快充不了?为什么用的过程中总是出故障?这就涉及到大的SOC的问题,涉及到电池BMS当中的管理问题,交换的管理、故障关系等。在超级电容中,做了不同的解决方案。锂电、铅酸,涉及到现在用的一切储能电源,实际都是高速振荡电源。所以我们的电容进行转换,采样时加以补充。

这部分是介绍电池充电过程中的微网控制,我们跟Icharge-i提供电池解决方案,在整个过程中把电容注进去。我们提供的电容,是500-5万之间,电池当中的电的储能性能、快充放性能还有低温性能。普遍情况下都会用均衡模块,它可以用在我们的电池极耳生产当中。电池当中有很多热量,有显热储能,电池充电时对电学华转换。潜热储能,放电过程中的电解液的空间机理。化学储能与对流散、辐射散和传导式散热相结合的关系,通过相变材料达到孔热目的,利用非晶态材料(合成与天然线脚、天然与合成石蜡、天然树蜡等)。这是电池模组的热管理系统,用8049来做的。这是在市场上随机买的电池当中做的热分析图。

最后一部分是包覆材料,主要在尼龙、α烯烃聚合物、yepac、铝箔、α茂金属烯烃聚合物等,这部分没有办法给大家展开讲。

华西铝业作为一家多年专业化从事特种合金铝箔研发生产的公司,华西铝业在国家国资委领导下进行了第二次转型,我们真诚地希望能与国内锂电企业携手合作,发挥各种优势,针对行业的发展需求,开展创新型研发,为锂电行业用铝提供详细系统的解决方案!

谢谢大家!