劉瑜潔：特種聚合物粘結(jié)劑：在綠色電動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)交流會展覽會在深圳會展中心開幕。阿珂瑪技術(shù)聚合物電池技術(shù)全球市場經(jīng)理劉瑜潔博士在技術(shù)交流會上發(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：一是對于電極的正極的粘結(jié)劑，二是對隔膜的涂附。
阿珂瑪公司是一個增長型的公司，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所說，創(chuàng)新性化學(xué)。阿珂瑪公司很榮幸連續(xù)7年被評為全球前100位創(chuàng)新人，在2017年一年，我們公司所申請的專利達(dá)到了約240篇，在全球范圍內(nèi)公司約有1500位研發(fā)人員。每年公司會有約3%的銷售會用于研發(fā)的投入上。同時我們還有一個孵化器，可以用于更長遠(yuǎn)的科學(xué)項目的創(chuàng)新。公司對于未來的規(guī)劃有六個大的平臺，對于今天CIBF觀眾關(guān)心的我們的系列產(chǎn)品，它是屬于新能源平臺下，也是我們公司致力發(fā)展的大平臺。
Kynar創(chuàng)造很多歷史，我們在涂料領(lǐng)域有53年的歷史，對于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小故事，2000年初阿珂瑪與貝爾實驗室的合作，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，但是它對于整個鋰電池領(lǐng)域還是提供了其相應(yīng)的貢獻(xiàn)。對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，比如有非常高的機械強度，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。用簡單的示意圖表示鋰電池中的各個成分，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，同時增加活性材料與鋁箔之間的連接強度。對于隔膜涂附，它可以很好的提高陶瓷與隔膜以及陶瓷相互之間，同時陶瓷與電極之間的連接強度。
對于粘結(jié)劑來說，公司現(xiàn)有的產(chǎn)品是HSV900，市場上廣泛應(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)計出來的產(chǎn)品。這兩個產(chǎn)品相對于HSV900可以提供更高的連接強度，而且它在油性中的溶解速度更高，HSV1810還有更寬的操作窗口，相對于1800來說。
1810還有很多其他的優(yōu)點，比如說它的漿料的流動性，如果通過DMA可以看到它的漿料流動性優(yōu)于HSV1800產(chǎn)品，從視覺的圖片上可以看到1810是相對于1800來說有更好的漿料的流動性。如果把實驗室進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性的。對于PVDF最關(guān)心的是連接強度，如果在進行正極的形成之后，我們來進行對比，我們阿珂瑪公司的HSV1810和同行業(yè)的其他競爭產(chǎn)品有一個可比的連接強度。更優(yōu)的是它可以提供一個相對低的極片的電阻性。
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驗室的合作，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，會讓大家更多的考慮到電池的安全性。其中一個解決方案就是對隔膜進行涂附，由于當(dāng)時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，這是相對于油性技術(shù)下的產(chǎn)品。
如果用這樣簡單的示意圖來表示在隔膜涂附中的一個分布，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度非常低，而且陶瓷對于隔膜、陶瓷對于電極的連接強度也是非常低的。這就需要用到Kynar PVDF來提供解決方案，來提高連接強度。我們新推出LBG 8200產(chǎn)品，相對LBG產(chǎn)品來說是可以提供更高的濕態(tài)和干態(tài)的連接強度，而且設(shè)計用更高的分子量，同時它的融點有相對的降低，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，比如電解液中的溶脹性能，浸泡在電解液中24小時之后，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)競爭產(chǎn)品，我們從圖中可以看到電解液中24小時浸泡之后，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)競爭產(chǎn)品有可比的機械強度，同樣在一個更寬的溫度領(lǐng)域是相對可比的。電解液中浸泡24小時之后，LBG和LBG8200的性能遠(yuǎn)優(yōu)于同行業(yè)競爭產(chǎn)品。它有更寬的操作溫度窗口，同時它也有一個更高的機械強度在不同的溫度領(lǐng)域。對于隔膜涂附最關(guān)心的還是同樣的問題，它的剝離強度，這是市場的反饋告訴我們，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，相對懸浮顆粒提供新的產(chǎn)品叫做阿珂瑪 Flex LBG2200LX。前面提到對于水性的隔膜涂附，顆粒的強度是非常重要的，這引出阿珂瑪公司對獨有的懸浮聚合。乳液聚合相對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，首先進行聚合之后得到了一個乳業(yè)的溶液，這個乳業(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，它會得到粉末，粉末大約有微米級別顆粒的大小。
為了適應(yīng)客戶越來越高的對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小時。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高鎳三元材料使用的要求。對于隔膜徒附來說，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。同時推出LBG2200LX滿足水性產(chǎn)品的需求。歡迎大家來我們的展臺來進行洽談。
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。
今天我的報告就到這兒。
主持人：謝謝劉博士的精彩和豐富的報告。
提問：剛才提到你們的剝離強度很高，但是沒有看到具體的數(shù)值，如果能給一個油性PVDF真正剝離強度的數(shù)值更有意義，你們有測過嗎，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，提出的剝離強度不一樣，所以我們給出的一個范圍值，而且那些數(shù)值是市場上不同客戶的反饋。所以提供了有增強。但是數(shù)值來說，我的同事會有提供，我們有這方面的測試。
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，這個怎么表征出來的？
劉瑜潔：電解液中浸泡24小時，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，而競爭類的產(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PVDF是由于結(jié)晶性能提高非常高的機械強度來滿足需求。
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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