功能化离子液体电解液规模化制备

更新时间: 2017-04-27    浏览:次    来源:     【字体: 打印

成果领域:

能源

成果阶段:

产业化阶段

成果权属:

独自拥有

专利:

纳入国家有关计划:

成果推广:

即可全面推广

合作方式:

合作开发

成果等级:

技术水平:

国内领先

获奖情况:

一、成果简介

随着世界能源危机和环境污染的日益严重,旧的化石能源消耗殆尽,世界各国包括中国都在大力促进新能源的开发利用,锂电池行业化发展是国家能源发展的重要战略方向。市场上现有的电解液沸点低、易挥发、易燃、电导率低,这些缺点造成锂离子电池在使用过程中高低温性能差、安全性能低等问题,将其用于大功率的能源汽车行业更易存在安全隐患,如果使用不当或环境恶劣就可能导致电池爆炸,给人身安全造成威胁。

本项目面向国家能源重大战略需求,以新型电解液的研制为技术核心,以离子液体添加剂的设计与制备为主要创新点,结合依托单位的生产建设基础,联合中国科学院过程工程研究所等国内学术尖端机构,把握国际新技术发展方向,大力开发新型功能化离子液体锂电池电解液,以突破普通电解液生产电池存在的安全性低、电池容量小、工作适宜温度窄的瓶颈,推动电解液产业全面革新,创建国内一流的集科研、中试、生产和应用于一体的新型电解液技术研发平台;同时利用先进的制备工艺,带动锂电池产业、光电转换方向、电解铝产业的快速发展,使之成为我国新能源产业的重要组成部分。开发的新型电解液生产制备技术,带动配套的装备制造业的发展。

本中心基于功能化离子液体这一创新技术,采用离子液体作为电解液的添加剂或完全替代电解液,与目前市场上锂离子电池相比,工作效率更稳定,使用寿命更长,且安全性和环境适应性好,完全符合国内低碳、绿色、环保的发展方向;同时对推动锂电池行业快速发展、推进混合动力型交通工具的快速发展起着至关重要的作用,有利于全球能源结构的变化。

二、技术水平

关键技术指标:项目主要通过对离子液体添加剂研究开发,研制出性能优异的电池用新型电解液产品,用于提高储能电池、动力电池综合性能,具体细分为三个阶段:

1、主要针对于电解液的阻燃性能,通过对离子液体阴阳离子结构的设计,制备出粘度低、电化学窗口宽、对锂盐溶解度大、阻燃性能好,满足锂离子电池电解液使用要求的新型氨基酸酯阳离子型离子液体;

2、在电解液阻燃性能研究的基础上进一步深入研究电解液高低温循环性能。结合阻燃性能的技术基础,通过对阳离子的特殊功能化的官能团的取代,制备出粘度低、电化学窗口宽、对锂盐溶解度大满足锂离子电池电解液使用要求的新型功能化氨基酸酯阳离子型离子液体,并开发出高低温循环性能优异的电解液;

3、在上述两项工作进行的同时,通过对电池体系的不同充放电状态及深度时的原位阻抗测试,电解液体系的原位红外测试,原位拉曼测试,电池化成后的形成的SEI膜的质子氢低场核磁检测及电解液体系理论研究制备出锂离子电池用多功能的离子液体添加剂,解决电解液防过充这一技术难题,进一步开发出综合性能出色的电解液产品。

三、项目现状

现阶段以离子液体为主要产品并承接大型科技开发项目。

市场前景:近年来,中国锂离子电池电解液产业迅猛发展,电解液约占锂电池成本的12%,预计2015年汽车产量1000万辆(40公斤/ PHEV),电解液需求新增2万吨左右,约25亿元。国内生产电解液的主要单位有:国泰荣华、天津金牛、东莞杉杉、汕头金光、珠海赛纬电子、广州天赐、北京创亚公司等10余家,但是这些企业均没有离子液体电解液。可以说,离子液体电解液目前在国内属于一个空白市场,研发成果推广前景十分广阔。为了促进和适应这个庞大产业群的形成,必须加快电池用新型电解液的研发与制备。

产业规划:未来五年内,实现离子液体单次由公斤级产量到吨级跨越,离子液体总销售量达到百吨以上,离子液体产品总销售额达到3千万元,毛利润占75%;第二代实物产品销售量达到千吨级,产品总销售额达到2-3亿元,毛利润占55%;承接大型项目3-5项,项目总投资2000-5000万元;并为下游企业进行离子液体化工过程设计。


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