中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會于2016年10月13日-14日在杭州召開了“第二屆混合動力車市場與先進(jìn)電池技術(shù)發(fā)展研討會”，會議受到了國內(nèi)外電池、材料、設(shè)備和汽車領(lǐng)域眾多企業(yè)的廣泛關(guān)注，400多位國內(nèi)外嘉賓參會。自2014年4月中國化學(xué)與物理電源協(xié)會在北京組織了“第一屆混合動力車市場與先進(jìn)電池技術(shù)發(fā)展研討會”以來，在國內(nèi)外純電動車和插電式混合動力車取得較快發(fā)展的同時，混合動力車輛，特別是微混車輛也在國際上得到預(yù)期的快速發(fā)展。特別是近來進(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)了一個新的發(fā)展熱點。

“第二屆混合動力車市場與先進(jìn)電池技術(shù)研討會”的舉辦，給大家提供了一個交流的平臺，幫助大家了解國內(nèi)外在混合動力汽車產(chǎn)業(yè)方面的發(fā)展動向、最新進(jìn)展，交流適用于混合動力汽車發(fā)展的各種電池技術(shù)及其最新進(jìn)展。希望通過技術(shù)交流，能對我國混合動力汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起動一定的借鑒和推動作用，加快我國混合動力汽車用各類電池技術(shù)的快速發(fā)展。

在本次會議上，日本瑞翁株式會社王鍵博士做了“電池粘結(jié)劑的技術(shù)動向及電池性能的影響”的專題報告，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%，按重量來說，是一個輔材，但是它對電池性能的影響一點都不小。內(nèi)容分四個部分，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改善電池性能的作用。最后有時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。這個圖縱軸是車載電池總能量，橫軸是隨著時間的推移能量密度的變化，這個數(shù)值不詳細(xì)講，可能有爭議，但是有一點是明確的，隨著時間的推移，車載用的鋰離子電池的能量密度一定是越來越高，這個道理也很簡單。昨天提到鉛酸電池、鎳氫電池、超級電容器都可以用在車上，為什么還要用鋰離子？主要是用鋰離子的高能量密度，能量密度要求對鋰離子來說是一個宿命。

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，我這里簡單說三點。陽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，等于說能量密度下降了。陰極方面，在車載電池里面雖然稍微保守一點，但電壓一定是越來越高。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)劑和功能性涂層來對這幾個技術(shù)課題的解決做一些輔助性的工作。

第二，陽極用粘結(jié)劑的電極膨脹抑制功能。上面這個圖是陽極充放電的一個示意圖，隨著陽極活性物質(zhì)的膨脹收縮，它們之間的距離多少會有一些擴(kuò)大。下面是說陽極里面的粘結(jié)劑隨著充放電過程極片的膨脹收縮，活性間距離會增大，聚合物不會回到原來的狀態(tài)。這個視頻是我們和一家日本儀器公司做的時時充放電實驗，充電時陽極在膨脹，變成金色，這是實時的視頻。極片里面一般的粘結(jié)劑，因為它是一個彈性體，隨著反復(fù)的拉伸強(qiáng)度會降低，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。這個是我們過去的一個產(chǎn)品的實際數(shù)據(jù)，我們做了一個模擬實驗，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)度會有所下降。紅色是我們新開發(fā)產(chǎn)品，特點有兩個，一個是初始強(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。這個是含硅的負(fù)極材料，含10%硅，使用我們新開發(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。這個實驗我們和一個大學(xué)聯(lián)合做的，是在一個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來做實驗，它的氧化還原峰會位移，如果用我們的粘結(jié)劑做，沒有看到明顯的位移。原因當(dāng)然有很多解釋，還沒有完全的定論，其中一個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，是形成一個像斑點狀的包覆，我們看到它在表面是能夠形成一個很薄的納米級復(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，隔膜會變黃，而使用我們的粘結(jié)劑的電池沒有發(fā)現(xiàn)這個問題。現(xiàn)在水性粘結(jié)劑已經(jīng)在國內(nèi)比較大的電池廠準(zhǔn)備量產(chǎn)。

第四，引入功能性涂層對改善電池性能的作用。這是一個電池的斷面圖，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，那時候還很少人做這個工作，我們的客戶涂在陽極、陰極、隔膜都有。用在車載電池上，對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)劑主要特點是三個，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，二是延長電池壽命，三是改善注液性，這樣對電池的生產(chǎn)效率會提高，降低電池的生產(chǎn)成本。這是我們做的一些耐熱性實驗，150度以上一個小時，可以看到涂了功能性耐熱涂層的隔膜，它在這個條件下沒有明顯地收縮，如果沒有涂的話就收縮得很厲害。高溫短路的實驗，在這個溫度下粉紅色是短路了，這個曲線可以看出這里應(yīng)該是閉孔。下面這個實驗是注液性試驗，注液性實驗很簡單，我們就把電解液滴到隔膜上，然后看它滲透的速度，多少時間會滲透進(jìn)去。高溫保存試驗，這個我們做了三個試驗，一個是什么都沒有涂的，另外一個是涂在陰極表面，另外一個是涂在隔膜表面，我們看一下這個結(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。來看一下阻抗譜，測試之前大家都相差不是太多，但是高溫存儲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。很多人會問理由，我們也沒有完全搞清楚，可能跟界面有一些關(guān)聯(lián)，涂在陰極表面的話可能會對陰極有比較好的保護(hù)作用。

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

最后還有一點時間介紹一下瑞翁，瑞翁成立于1950年，是戰(zhàn)后比較早成立的，當(dāng)年是和美國Goodrich合資，是在日本最早生產(chǎn)合成橡膠的公司?，F(xiàn)在注冊資本是242億日元，銷售額3075億日元，員工總數(shù)3216人，總部在東京。我們在美國、歐洲、中國、東南亞、泰國、新加坡都有工廠或研發(fā)中心。后來我們收購了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)分市場占的份額比較大。比如說我們有一個合成橡膠Zetpol，耐熱耐油，這個在世界市場占了一半以上的份額。還有透明樹脂COP，這個也是開發(fā)得非常早，用在液晶電池和平板顯示器，還有手機(jī)鏡頭。這個是介紹我們現(xiàn)在粘結(jié)劑技術(shù)的一個源流，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)，這個專利技術(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)和無機(jī)材料分散技術(shù)，這個技術(shù)曾經(jīng)用在磁帶的粘結(jié)劑，曾經(jīng)壟斷全球市場。我們把這些技術(shù)用在鋰電池粘結(jié)劑的開發(fā)生產(chǎn)中。從1995年開始開發(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)銷售歷史，沒有出現(xiàn)過任何問題。從2005年開始，我們的產(chǎn)品應(yīng)用到混動汽車?yán)?，一直沿用到現(xiàn)在。

謝謝大家。