新能源汽車電池技術(shù)，正朝著能量密度更高、充電速度更快、安全性更強(qiáng)的方向，大步邁進(jìn)。大圓柱電池因其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、能量密度大、生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢(shì)，成為下一代電池技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。然而，當(dāng)電池形態(tài)走向“大圓柱化”，電池內(nèi)部的化學(xué)體系，尤其是電解液體系，也面臨著全新的技術(shù)挑戰(zhàn)。

圖為香河昆侖新能源材料股份有限公司研發(fā)中心副總經(jīng)理呂亮作主題演講

　　近日，在第十屆動(dòng)力電池應(yīng)用國際峰會(huì)(CBIS2025)上，香河昆侖新能源材料股份有限公司研發(fā)中心副總經(jīng)理呂亮，發(fā)表了題為《高比能大圓柱電芯用電解液開發(fā)進(jìn)展》的主題演講，系統(tǒng)闡述了昆侖新材在高比能大圓柱電芯電解液領(lǐng)域的系統(tǒng)性創(chuàng)新成果，提出了從浸潤效率提升，到界面長效穩(wěn)定等一系列創(chuàng)新思路。

01

大圓柱電池電解液四大核心痛點(diǎn)及解決方案

　　呂亮在演講中指出，大圓柱電池在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，與傳統(tǒng)方形、軟包電池存在本質(zhì)區(qū)別。由于卷繞結(jié)構(gòu)更致密、極片長度顯著增加，電解液的浸潤行為發(fā)生了根本性變化。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)更高的能量密度，正極高鎳化、負(fù)極高硅化已成為必然趨勢(shì)，這給電解液的化學(xué)穩(wěn)定性和長期可靠性，帶來了嚴(yán)峻考驗(yàn)。

　　“大圓柱電池，不是簡(jiǎn)單的尺寸放大，而是一個(gè)全新的電化學(xué)系統(tǒng)。”呂亮強(qiáng)調(diào)，“電解液作為電池的‘血液’，必須針對(duì)大圓柱的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。”

　　為此，昆侖新材研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)行業(yè)面臨的四大核心挑戰(zhàn)，分別提出了具有針對(duì)性的創(chuàng)新解決方案：

　　解決方案一：低粘度溶劑+專用浸潤劑，破解浸潤效率難題

　　大圓柱電池因其致密卷繞結(jié)構(gòu)，電解液的浸潤機(jī)制，本質(zhì)上是基于毛細(xì)作用的滲透過程。傳統(tǒng)電解液在此結(jié)構(gòu)中，滲透緩慢且不均勻，容易導(dǎo)致電池內(nèi)部形成“干區(qū)”，直接影響電池的一致性和循環(huán)壽命。

　　呂亮介紹，昆侖新材創(chuàng)新性地采用短鏈羧酸酯(如EA、EP)，替代傳統(tǒng)的碳酸酯溶劑。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，EA溶劑在低溫(10℃以下)環(huán)境下，仍能保持優(yōu)異的流動(dòng)性，其粘度顯著低于常規(guī)DMC溶劑，離子電導(dǎo)率則更高，為快速浸潤提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

　　“但這還不夠”，呂亮補(bǔ)充道，“我們自主開發(fā)的兩款新型浸潤劑，在不改變電解液化學(xué)穩(wěn)定性的前提下，可將電解液與極片間的接觸角，從30°降低至20°以下，整體浸潤效率提升約40%?！?/p>

　　解決方案二：創(chuàng)新鈍化技術(shù)，應(yīng)對(duì)LiFSI鋰鹽的“性能-腐蝕”矛盾

　　為匹配高鎳正極和高硅負(fù)極的快充需求，雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)已成為必需的高電導(dǎo)率鋰鹽。然而，LiFSI在提升性能的同時(shí)，也會(huì)對(duì)集流體(尤其是鋁箔)產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，該問題在高溫工況下會(huì)進(jìn)一步加劇。

　　“傳統(tǒng)鈍化劑，如含硼、含磷添加劑，在常溫下有效，但在45℃以上高溫環(huán)境中，容易失效。”呂亮指出。

　　對(duì)此，昆侖新材成功開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型鈍化添加劑N863。該添加劑能在集流體表面，形成更加穩(wěn)定、致密的鈍化層?！拔覀兊臏y(cè)試顯示，在60℃高溫存儲(chǔ)30天后，采用N863添加劑保護(hù)的電芯，膨脹率可控制在9%以內(nèi)，而傳統(tǒng)方案的電芯膨脹率，普遍超過20%?！?/p>

　　解決方案三：定向穩(wěn)定技術(shù)，攻克高硅負(fù)極FEC分解難題

　　在高能量密度電池體系中，氟代碳酸乙烯酯(FEC)是構(gòu)建穩(wěn)定硅負(fù)極SEI膜的關(guān)鍵添加劑，其化學(xué)穩(wěn)定性直接影響電池壽命與安全性。但FEC在高溫、微量水分或酸性條件下，容易發(fā)生脫氟分解，這一過程會(huì)消耗電解液，并產(chǎn)生有害副反應(yīng)。

　　呂亮介紹，昆侖新材研發(fā)的高效穩(wěn)定劑RNC985，能有效清除體系中的酸性物質(zhì)和微量水分，抑制FEC的分解路徑?！霸诟逨EC添加量的高硅負(fù)極體系中，采用RNC985的電解液，在高溫存儲(chǔ)后，其外觀顏色變化程度，比對(duì)照組顯著降低，同時(shí)電池的循環(huán)壽命，也獲得大幅提升?！?/p>

　　解決方案四：正負(fù)極協(xié)同保護(hù)體系，實(shí)現(xiàn)高壓界面的雙向穩(wěn)定

　　高鎳正極材料，在高電壓工作環(huán)境下，易發(fā)生界面氧化反應(yīng)，導(dǎo)致過渡金屬離子溶出。這些溶出的金屬離子，會(huì)向負(fù)極遷移，破壞硅負(fù)極的SEI膜結(jié)構(gòu)，從而引發(fā)“正極退化-負(fù)極失穩(wěn)”的連鎖衰減效應(yīng)。

　　昆侖新材提出的解決方案，是正負(fù)極保護(hù)劑的協(xié)同應(yīng)用。正極專用保護(hù)劑N911，能在材料表面形成致密且穩(wěn)定的聚合物保護(hù)層，可有效抑制金屬離子的溶出;同時(shí)，通過與負(fù)極成膜劑LiODFB的配合使用，不僅可有效改善LiODFB單獨(dú)使用時(shí)，初期界面阻抗偏高的問題，還能實(shí)現(xiàn)正負(fù)極界面的同步強(qiáng)化與穩(wěn)定。

　　“這種協(xié)同保護(hù)策略，使得高鎳高硅電池體系，在4.4V高壓下的循環(huán)壽命，提升超過40%，高溫存儲(chǔ)性能顯著改善?！眳瘟练窒淼臄?shù)據(jù)顯示。

02

產(chǎn)業(yè)化布局與行業(yè)價(jià)值

　　在技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)，昆侖新材也在加速推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化落地。據(jù)呂亮介紹，目前昆侖新材已在湖州、宜賓建成18萬噸電解液產(chǎn)能，另有20萬噸產(chǎn)能在建。海外方面，其匈牙利基地正在穩(wěn)步推進(jìn)，以服務(wù)歐洲市場(chǎng)。

　　在技術(shù)路線圖上，呂亮表示，昆侖新材已在氧化物、硫化物及凝膠電解質(zhì)等固態(tài)電池關(guān)鍵材料領(lǐng)域，取得重大突破。“大圓柱結(jié)構(gòu)為固態(tài)電池提供了理想的應(yīng)用平臺(tái)，我們正在開發(fā)與之匹配的固態(tài)電解質(zhì)整體解決方案。”

　　業(yè)界專家指出，電解液體系的創(chuàng)新，是決定大圓柱電池成功量產(chǎn)的關(guān)鍵。昆侖新材針對(duì)行業(yè)面臨的核心痛點(diǎn)，所提出的創(chuàng)新性解決方案，不僅可提升電芯性能，更重要的是能提高制造良率和產(chǎn)品一致性，對(duì)推動(dòng)大圓柱電池的規(guī)?；瘧?yīng)用，具有重要意義。

　　呂亮在演講最后表示：“電解液不再只是簡(jiǎn)單的配方調(diào)整，而是需要針對(duì)電芯設(shè)計(jì)、材料體系和應(yīng)用場(chǎng)景，進(jìn)行系統(tǒng)性創(chuàng)新。我們正與頭部電池企業(yè)深度協(xié)同，共同推動(dòng)大圓柱電池技術(shù)的成熟與普及”。