劉瑜潔：特種聚合物粘結(jié)劑：在綠色電動(dòng)化方面少劑量大作用
5月23日，CIBF2018 第十三屆中國國際電池技術(shù)交流會(huì)展覽會(huì)在深圳會(huì)展中心開幕。阿珂瑪技術(shù)聚合物電池技術(shù)全球市場(chǎng)經(jīng)理劉瑜潔博士在技術(shù)交流會(huì)上發(fā)表主題演講。以下是演講正文：
非常感謝介紹。我是劉瑜潔。我們提供的產(chǎn)品主要在鋰電池的應(yīng)用中有兩方面：一是對(duì)于電極的正極的粘結(jié)劑，二是對(duì)隔膜的涂附。
阿珂瑪公司是一個(gè)增長型的公司，而且是全球化的公司，在過去的兩年之中，我們阿珂瑪公司的股票漲幅超過了100%或者說翻番。阿珂瑪公司的股票漲幅在同行業(yè)的化工企業(yè)中也是屬于佼佼者，在阿珂瑪公司所占有的領(lǐng)域中，我們也是領(lǐng)域中的領(lǐng)頭羊。2017年我們公司的全球銷售額達(dá)到83億歐元，約2006年的4.5倍，2017年83億歐元的分布有32%由北美提供，38%由歐洲提供，剩下的30%由亞洲及其他地區(qū)提供。
阿珂瑪致力于創(chuàng)新，正如我們阿珂瑪公司的口號(hào)所說，創(chuàng)新性化學(xué)。阿珂瑪公司很榮幸連續(xù)7年被評(píng)為全球前100位創(chuàng)新人，在2017年一年，我們公司所申請(qǐng)的專利達(dá)到了約240篇，在全球范圍內(nèi)公司約有1500位研發(fā)人員。每年公司會(huì)有約3%的銷售會(huì)用于研發(fā)的投入上。同時(shí)我們還有一個(gè)孵化器，可以用于更長遠(yuǎn)的科學(xué)項(xiàng)目的創(chuàng)新。公司對(duì)于未來的規(guī)劃有六個(gè)大的平臺(tái)，對(duì)于今天CIBF觀眾關(guān)心的我們的系列產(chǎn)品，它是屬于新能源平臺(tái)下，也是我們公司致力發(fā)展的大平臺(tái)。
Kynar創(chuàng)造很多歷史，我們?cè)谕苛项I(lǐng)域有53年的歷史，對(duì)于CIBF關(guān)心的與鋰電池相關(guān)的領(lǐng)域，Kynar有25年的歷史，提到25年的歷史不得不提一個(gè)小故事，2000年初阿珂瑪與貝爾實(shí)驗(yàn)室的合作，使阿珂瑪公司推出了LBG的產(chǎn)品，雖然最后沒有被電池領(lǐng)域采用，但是它對(duì)于整個(gè)鋰電池領(lǐng)域還是提供了其相應(yīng)的貢獻(xiàn)。對(duì)于我們阿珂瑪公司來說，我們同樣推出的LBG系列產(chǎn)品，也就是今天在隔膜涂附中被廣泛應(yīng)用的粘結(jié)劑。
Kynar的PVDF到底是什么？PVDF是通過單體VDF進(jìn)行高分子合成，變成了PVDF的高分子。PVDF擁有非常多優(yōu)異的性能，比如有非常高的機(jī)械強(qiáng)度，有非常好的熱穩(wěn)定性，可以達(dá)到約150攝氏度，有非常好的電化學(xué)穩(wěn)定性，有抗氧化的性能，以及在急性有機(jī)溶劑被溶解，這就是為什么提供PVDF在溶劑中的可操作性或者說可加工性，也相對(duì)于其他的化學(xué)分子來說，提供了它的最優(yōu)的鋰電池解決方案。用簡(jiǎn)單的示意圖表示鋰電池中的各個(gè)成分，負(fù)極、正極以及隔膜。如果用紅色的高分子鏈來表示Kynar的PVDF，我們可以看到正極中Kynar的PVDF可以用作粘結(jié)劑，可以很好的連接很多材料，可以增加活性材料的連接性，同時(shí)增加活性材料與鋁箔之間的連接強(qiáng)度。對(duì)于隔膜涂附，它可以很好的提高陶瓷與隔膜以及陶瓷相互之間，同時(shí)陶瓷與電極之間的連接強(qiáng)度。
對(duì)于粘結(jié)劑來說，公司現(xiàn)有的產(chǎn)品是HSV900，市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用，磷酸鐵鋰等。我們公司新推出HSV1800和HSV1810，這兩者是功能化的PVDF，而且是為了滿足我們客戶越來越多的用高能量密度NMC等的要求相應(yīng)設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品。這兩個(gè)產(chǎn)品相對(duì)于HSV900可以提供更高的連接強(qiáng)度，而且它在油性中的溶解速度更高，HSV1810還有更寬的操作窗口，相對(duì)于1800來說。
1810還有很多其他的優(yōu)點(diǎn)，比如說它的漿料的流動(dòng)性，如果通過DMA可以看到它的漿料流動(dòng)性優(yōu)于HSV1800產(chǎn)品，從視覺的圖片上可以看到1810是相對(duì)于1800來說有更好的漿料的流動(dòng)性。如果把實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行放大到幾升左右的反應(yīng)器，1810還是同樣保有其較好的漿料流動(dòng)性的。對(duì)于PVDF最關(guān)心的是連接強(qiáng)度，如果在進(jìn)行正極的形成之后，我們來進(jìn)行對(duì)比，我們阿珂瑪公司的HSV1810和同行業(yè)的其他競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品有一個(gè)可比的連接強(qiáng)度。更優(yōu)的是它可以提供一個(gè)相對(duì)低的極片的電阻性。
前面主要介紹的是我們公司HSV系列的產(chǎn)品用于正極粘結(jié)劑的作用，第二部分是說我們公司產(chǎn)品在隔膜涂附上的應(yīng)用。前面我有提到2000年初阿珂瑪和貝爾實(shí)驗(yàn)室的合作，使我們推出了LBG系列的產(chǎn)品，在2013年和2014年之間，由于高能量密度NMC材料開始更廣泛的被應(yīng)用，由于這些高能量密度的活性材料，會(huì)讓大家更多的考慮到電池的安全性。其中一個(gè)解決方案就是對(duì)隔膜進(jìn)行涂附，由于當(dāng)時(shí)LBG已經(jīng)有了將近15年的歷史，所以我們就開始了LBG系列產(chǎn)品的推出以及LBG系列產(chǎn)品的成功，今年在CIBF新推出的產(chǎn)品是LBG8200，這是相對(duì)于油性技術(shù)下的產(chǎn)品。
如果用這樣簡(jiǎn)單的示意圖來表示在隔膜涂附中的一個(gè)分布，在隔膜涂附中主要是兩大部分，一是陶瓷，其他的部分是PVDF。陶瓷主要提供的是熱穩(wěn)定性，可以提升隔膜的熱穩(wěn)定性。但是，它相互之間的連接強(qiáng)度非常低，而且陶瓷對(duì)于隔膜、陶瓷對(duì)于電極的連接強(qiáng)度也是非常低的。這就需要用到Kynar PVDF來提供解決方案，來提高連接強(qiáng)度。我們新推出LBG 8200產(chǎn)品，相對(duì)LBG產(chǎn)品來說是可以提供更高的濕態(tài)和干態(tài)的連接強(qiáng)度，而且設(shè)計(jì)用更高的分子量，同時(shí)它的融點(diǎn)有相對(duì)的降低，是為滿足更多客戶的需求所提出新的產(chǎn)品。LBG8200還有很多其他的優(yōu)點(diǎn)，比如電解液中的溶脹性能，浸泡在電解液中24小時(shí)之后，我們來看PVDF的溶脹性能，可以看到阿珂瑪系列產(chǎn)品LBG和LBG8200，溶脹性能遠(yuǎn)優(yōu)于同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品，我們從圖中可以看到電解液中24小時(shí)浸泡之后，LBG產(chǎn)品基本可以維持原裝，同行業(yè)的產(chǎn)品基本完全被溶脹掉。
我們更仔細(xì)看PVDF在電解液中的性能，我們首先運(yùn)用到DMA，可以看到未浸泡到電解液之前，LBG、LBG8200以及同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品有可比的機(jī)械強(qiáng)度，同樣在一個(gè)更寬的溫度領(lǐng)域是相對(duì)可比的。電解液中浸泡24小時(shí)之后，LBG和LBG8200的性能遠(yuǎn)優(yōu)于同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品。它有更寬的操作溫度窗口，同時(shí)它也有一個(gè)更高的機(jī)械強(qiáng)度在不同的溫度領(lǐng)域。對(duì)于隔膜涂附最關(guān)心的還是同樣的問題，它的剝離強(qiáng)度，這是市場(chǎng)的反饋告訴我們，我們的LBG8200是有更優(yōu)于現(xiàn)有的LBG的連接強(qiáng)度的，大概是超過現(xiàn)有LBG的50%左右。
LBG在水性技術(shù)上的應(yīng)用，我們現(xiàn)在主要的產(chǎn)品是阿珂瑪Flex LBG ，對(duì)于水性技術(shù)中，顆粒大小很重要，無論是粉末顆粒大小還是懸浮顆粒的粉末大小，相對(duì)懸浮顆粒提供新的產(chǎn)品叫做阿珂瑪 Flex LBG2200LX。前面提到對(duì)于水性的隔膜涂附，顆粒的強(qiáng)度是非常重要的，這引出阿珂瑪公司對(duì)獨(dú)有的懸浮聚合。乳液聚合相對(duì)懸浮聚合可以看到乳液聚合可以提供更可控以及粒徑更小的顆粒，無論是乳業(yè)顆粒大小或者乳業(yè)經(jīng)過后處理之后粉末顆粒的大小，它都可以提供一個(gè)更優(yōu)的解決方案。如何聚合之中，它的反應(yīng)步驟是，首先進(jìn)行聚合之后得到了一個(gè)乳業(yè)的溶液，這個(gè)乳業(yè)的顆粒大小是可控的，大約在200納米左右，乳業(yè)有非常好的穩(wěn)定性以及有非常高的鈷含量。經(jīng)過后處理之后，它會(huì)得到粉末，粉末大約有微米級(jí)別顆粒的大小。
為了適應(yīng)客戶越來越高的對(duì)于隔膜涂附需要越來越薄的需求，我們推出了LBG2200LX系列產(chǎn)品，它可以直接運(yùn)用于已有的水性生產(chǎn)線之上。不光可以用作陶瓷的上層涂附，也可以用作與陶瓷的混涂，而且起泡性很小。在圖中30分鐘以后可以看到它的泡沫完全可以自動(dòng)小時(shí)。同樣，LBG2200LX在電解液中的溶脹性能，它是可以和我們現(xiàn)有的LBG產(chǎn)品所媲美的。
總結(jié)，阿珂瑪公司已經(jīng)在鋰電池領(lǐng)域有了25年的歷史，對(duì)我們現(xiàn)有的HSV900的基礎(chǔ)上推出新的產(chǎn)品，HSV1800和HSV1810，為了滿足客戶更多對(duì)高鎳三元材料使用的要求。對(duì)于隔膜徒附來說，在現(xiàn)有的Kynar Flex的基礎(chǔ)上推出了HSV1800、HSV1810的產(chǎn)品，滿足油性產(chǎn)品的需求。同時(shí)推出LBG2200LX滿足水性產(chǎn)品的需求。歡迎大家來我們的展臺(tái)來進(jìn)行洽談。
阿珂瑪公司不光提供技術(shù)上最優(yōu)的基礎(chǔ)方案，在地理位置上或者供應(yīng)鏈上也會(huì)為大家提供最優(yōu)解決方案。我們的生產(chǎn)工廠在法國、美國和中國，我們的技術(shù)研發(fā)中心以及技術(shù)支持中心分別在法國、美國、中國、日本以及韓國。
今天我的報(bào)告就到這兒。
主持人：謝謝劉博士的精彩和豐富的報(bào)告。
提問：剛才提到你們的剝離強(qiáng)度很高，但是沒有看到具體的數(shù)值，如果能給一個(gè)油性PVDF真正剝離強(qiáng)度的數(shù)值更有意義，你們有測(cè)過嗎，有這方面的數(shù)值嗎？
劉瑜潔：根據(jù)客戶的應(yīng)用和涂附方式，提出的剝離強(qiáng)度不一樣，所以我們給出的一個(gè)范圍值，而且那些數(shù)值是市場(chǎng)上不同客戶的反饋。所以提供了有增強(qiáng)。但是數(shù)值來說，我的同事會(huì)有提供，我們有這方面的測(cè)試。
提問：PVDF的溶脹怎么表征出來的？你那邊溶脹比較小，這邊的溶脹比較多，這個(gè)怎么表征出來的？
劉瑜潔：電解液中浸泡24小時(shí)，可以把它取出來。你就可以看到在LBG系列產(chǎn)品可以保持原裝，而競(jìng)爭(zhēng)類的產(chǎn)品被溶脹非常多。
提問：稱重還是體積？
劉瑜潔：都有。我們的圖是用重量分?jǐn)?shù)來表示，其他都有秤。
提問：PVDF涂在上面以后形成納米顆粒，有沒有考慮過它的結(jié)晶問題？
劉瑜潔：其實(shí)PVDF是由于結(jié)晶性能提高非常高的機(jī)械強(qiáng)度來滿足需求。
提問：是哪類晶性？
劉瑜潔：阿爾法、貝塔、伽瑪，一般是阿爾法和貝塔的混合，伽瑪比較難得到。
（根據(jù)速記整理，未經(jīng)嘉賓審閱）
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