Kohtaro Kimishima:感谢大会主席对我的介绍,非常高兴可以有这样一个机会来讨论我们东丽电池隔膜。今天我们主要会讨论我们公司的规划,特别是在电池技术方面以及产品的一些介绍。
这是我今天的主要内容,有三大块,第一大块直接来谈一下我们的公司,还有就是我们的隔膜产品。首先我们隔膜的特性是高离子渗透性。
首先我来介绍一下我们的公司,我们84年建立的时候我们叫Toray集团,主要是对于微型多孔多膜技术的产品进行开发。之后,我们在LID,也就是在2010年由东丽收购我们的Toray集团的一部分股权。我们的电池隔膜也是为了满足市场上客户的需求,现有的价格比较高,韩国和中国还有一些主要的电池隔膜生产市场都会有一样的问题。我们在2010年就在动力集团开设了首个电池隔膜生产线,这个生产是在韩国开设的。在12年成立了专门的东丽电池隔膜公司,我们自2012年开始更名为东丽电池隔膜公司。12年我们也研究了最新的电池隔膜技术,我们也意识到必须要变革的一个需求。所以在16年我们建立了相应的生产线。
我们的东丽BSF集团有两个厂家,一个位于日本,另外一个是在韩国。我们的TBSF就是东丽电池隔膜两个子公司,他们分别被称为TBSK和TBCK。这两个公司主要研发的领域,像TBSF总体是研究隔膜技术,并且拥有隔膜生产线以及涂料生产线和研发。另外在韩国的这条只是有涂层的生产线的建立。
我们来介绍一下我们的隔膜,首先对于隔膜的一些需求和设计的一些考虑,我们隔膜当中需要有离子通道。我们会发现在某些应用的领域当中,有以下的一些需要,比如说高强度以及较薄的薄度,另外有比较好的电绝缘,同时也有高离子传导性。
我们现在可以做到非常好的一个薄度,现在可以做到10微米,我们现在正在研究3微米厚度的一个隔膜技术。我们同时也拥有比较高的强度以及平滑和均匀的表面。
电池的安全性是我们一直要关注的问题,所以我们的隔膜技术会非常关注两个指标,一个是闭合作用。闭合作用是为了防止热失控的情况发生。同时,另外一个安全指标是高温环境下表现的稳定性。我们需要保持原来的结构以及形状,去保证它应该有的功能。
同时,我们也需要有非常稳定的物理和化学性质来保证整个隔膜的可靠性。通过改善我们材料的一些使用来解决这些问题。
在这里我们可以看到,我们的生产流程有两种隔膜,湿态和干态的隔膜。首先我们看到这个湿态隔膜,在整个生产流程当中,我们主要的控制环节,包括材料的构成控制,以及在不同的工艺环节当中,比如说工作条件的保证,在这样两个环节当中要保持一些性状的稳定性,比如说厚度、强度和热稳定性,同时还要保持薄膜外观的平滑。
SETELA技术的特殊之处是在于孔径的可控性,我们有40纳米和30纳米和20纳米的孔。我们可以看到,我们有非常明确的大孔、中孔、小孔三种结构和孔的形状。我们同时也在研究15纳米的微孔。这些基本上除了厚度还有加热过程中的一些表现情况,还有一些添加和附加式的一些独特功能。
我们来看三种孔径的表现,和它们的性状。其实没有一刀切的判断,哪个好、哪个不好,我应该说,大孔径它的优势是电解质注射的速度会比较快,对于客户来说,他们要提升电池的生产效率,可能会选择大孔径的比较好一些。小孔径的优势是对于整个电机串的能力会更强。我们也需要去设计最优化的一个结构,我们去想使用不同的涂层去结合。要看我们的选择涂层使用的性质。
在这里我不会说大孔径和小孔径哪个更好,更多的是我们知道我们的孔径只是一种参数,这种参数我们可以在设计隔膜的时候去加以更改和修饰的一个维度,去配合不同涂层的性状得到你想要获得的效果。
接下来看一下目前最先进的锂离子电池对于隔膜的一些要求。首先,是对于锂离子的高渗透性的一个要求,特别是对于大功率和较长的循环寿命来说,锂的渗透性是有一定要求的。
2、比较薄的厚度以及比较高的强度,能够带来高能量密度以及高产出率。
接下来是最为重要的,就是安全性。我们刚才也提到了,它有非常好的闭合表现,以及高熔断的温度,等会儿我们也会具体一一去解释说明。
接下来两张我会跟大家展示我们最近检测的一些结果。在这里我们可以看到,使用的是小孔径的材料是第一个25纳米的,总厚度在12微米。使用孔径的尺寸是42纳米,是较大的孔径。
第一种透气性更高,240,我们可以看到AC阻抗,基本上两种孔径的表现是非常相似的,61到66。我们也可以看到初始数据,我们叫做透气性的差异非常大,但是他们的阻抗性表现都非常的相近。
我们可以看到三块的表现,首先,对于两种孔径的检测结果同样的通道长度、同样的弯折度我们可以发现,基本上在这两种孔径的结构当中,阻抗的表现都是非常雷同的。
接下来做一下电池属性的对比,第二项测试使用的是320毫安时的层压电池当中的隔膜,孔径的选择是25到42,透气性是240和185。我们可以看到,在400C的工作状态下,小孔径的阻抗是90,大孔径是107。大孔径的材料在400C的情况下孔径变得比较粗糙,小的孔径仍然还保持比较好的形状。
总体来说锂离子的通道在电极界面当中有更为好的、平滑的、均衡的一个表现,同时有比较好的小纤维的表现,较高的循环稳定性我们可以看到,我也不会说大孔径和小孔径哪个更好。
下一张幻灯片。它更加轻薄、更高的强度,有更加高的能量密度。这种特性是它的很大一个特点,我们要有足够的强度才能够保证这种电池的安全性。低强度的可能会造成一些不太好的后果。
我们现在看一下具体的一些细节,这是我们最近做的一个实验,基于我们最近开发的一些产品,一些比较薄、高强度的一些产品,我们可以看到,现在我们有不同级别的一些产品,有一些商业级别的产品,我们看看这个趋势,它是变得越来越薄了,主要是一些软包型的电池。在不同的应用当中我们可以看到,有的时候这些电池需要有一些涂层的处理,根据客户应用的不同需求去做一些处理。
我们也看到了它整个的工艺,我们看到有比较大的一个改善。
这里有几种规格的,有5微米、7微米、9微米、12微米的。我们看看从12微米到5微米,往下走的话,我们看看它是越来越薄了。在这里我们看看这个产品的阻抗力,如果是5微米的这种隔膜,它的抗压缩的这种性能在这里我们是在1兆帕的压力下进行衡量的。我们发现这个5微米这个样品抗压的性能是提升了。对于外来颗粒的阻力也是更高了。我们比较了这种圆柱形的电池,它的抗压缩性是比较好的,尤其是在充电的过程中产生变化的时候。
下一个要谈的特性是安全性,比如说你是在停止工作的时候,或者是在熔断的时候,这个熔断的温度比较高的时候,在这个时候你要能够保证这个产品的安全性。我们必须在设计电池的过程中就要考虑这一点了,这就是安全性的问题。
不同的层之间它的界面是无缝界面的一个联接,隔膜的话也是比较薄的,大概是7微米这么一个厚度。
现在这个厚度是7微米,未来可能还会让它变得更加薄。
这种多功能性的话,我们看看总体的情况,它获得了一个比较好的平衡,它获得了更加高的熔断。我们来看一下,这里有大孔径的也有小孔径的。在停机或者是熔断的过程中,我们都应该能够保证好这个产品的安全性。
我们看看在左手边的这个图上,上面是表面的外壳层,或者叫做皮肤层,中间是核心层。我们还可以获得比较好的抗氧化的效果。
这个是低停机温度下产品的一个情况。这个温度大概是120度左右,我们和标准的PE来进行一下比较。这张幻灯片是关于高熔断温度的。
我们看到这种供给出行的三层的这种隔膜,它如果是高熔断的层面的话,我们可以看到它的安全性是更好的,尤其是在三个温度点的情况比。比如说150度跟160度都是属于熔断的这么一个范围。
我们做了很多的测试,测试这些隔膜的性能,现在有更加好的一些渗透率,我们可以控制这个孔径,有更小的这种孔,还有长生命周期的隔膜,现在这些产品更薄了,强度更高了。由于我们使用的这个技术也改善了它的安全性。
我们在主要的市场上都会有办事处。
提问:能不能评论一下这个隔膜用于高压的这种应用情况?
Kohtaro Kimishima:这种应用也是非常重要的,打个比方说,有这种供给出型的产品的话,我觉得这个涂层是非常重要的,如果没有涂层的话,你得出的这个结果、效果是不一样的。
提问:你刚才提到的这两种产品和其他的有什么区别?
Kohtaro Kimishima:您是指三层的产品?SETELA他们也有自己的三层产品,他们用一种干燥的生产工艺去生产他们的产品,所以他们的结构跟另外一种产品是完全不一样的。
两种产品之间有一个很大的区别,在这张图片上我们也可以看到,这种产品各个层次之间是有无缝界面的,但是另外一种产品却没有。