Matthias Loeble：科德寶高性能材料陶瓷隔膜提升生產率和電池安全性
5月23日，CIBF2018 第十三屆中國國際電池技術交流會展覽會在深圳會展中心開幕。德國科德寶高性能材料Matthias Loeble在技術交流會上發表主題演講。以下是演講正文：
非常感謝我有這樣的機會來到大家的面前，也非常感謝主辦方。我今天要講的是關于隔膜陶瓷材料提高生產率和安全性。
這是我們的公司，我們在世界上有很多布局，在很多國家有30個部門，我們有不同的部門，在服裝、商業，在各個方面，我們的團隊比較大。我們有38個不同的公司，這個是我們的紡織行業的隊伍，他們有著非常多的專業、非常大的專業。我們不僅生產隔膜，也做了40年的產品，同時，我們在不同的產業也有布局，我們在汽車、衛生、醫療各個方面專業領域方面都有很多的布局，如果大家想了解我們，可以去我們的展臺，我們還有燃料電池的各個組件。我們的FPM已經提供了電池的隔膜，有超過40年的歷史，這是我們的隔膜，擁有40年的歷史，不僅是做鋰電池，還有為鎳電池、固態電池等各個方面都提供各種解決方案。
鋰電池的解決方案，我們有專業的方法進行制備。我們用PVT的纖維，有無紡布的技術和產品。同時還有各種隔膜材料，對于鋰電池來說是很好的材料選擇。左邊的材料是顯微鏡下的無紡布表層，無紡布表層情況看一下。這里看到低于200度情況下沒有熱收縮的情況，而且是超細的，20微米，這是聚酯支撐的非無紡布材料，同時還有各種制漿，陶瓷粒的熔點大于1000度。Cross Section剖面圖（PPT）。這是新型隔膜材料，用于鋰電池有非常獨特的微結構，同時它非常靈活，有孔隙的陶瓷，而且它是聚酯材料。這是基于陶瓷的隔膜材料，能夠得到纖維的加強，是非常靈活的自我支撐的陶瓷結構。無紡布聯結在一起，結構非常靈活。用無機材料聯系在一起，是一個矩陣。
這頁PPT給大家說了我們用的材料都是非常靈活、柔性的材料，同時也是非常穩定的材料。大家可以看到完全沒有收縮，可能都會達到200度這樣的溫度，完全沒有收縮的情況，你可以得到更好的表現，比你的競爭者得到更加有濕度的表現性能。這是我們的微環境，在120和150度的條件下進行干燥，完全沒有任何的變化，這就是我們兩個產品進行干燥的過程，這兩張圖的值都是保持恒定的。即使是在非常高的溫度下，沒有任何的萎縮，沒有縮減，即使是在干燥的情況下它的表現性能依舊是非常良好的。現在這張PPT能夠讓大家理解一下。因為我們知道鋰的薄膜有老化，還有一些其他的問題，對于隔膜，它會有些我們做的變化。在左邊是用傳統的方式進行正負極，可能會有短路的情況。鋁箔可能會發生一些問題。用我們的產品選擇，就完全會避免相關的問題。我們的隔膜會因為鋁箔不被熱度擠壓，我們整體的材料也不會被溶解掉。當然可以更好的提供這種薄膜的屬性和它帶來的好處。
熱流問題。這邊有一組材料，我們做了一些實驗，進行熱陶藝的檢測，這邊有些樣品會給大家看，我們在8.9安培的軟包實驗，去看到它的表現情況是什么樣子的。從3V到4.2V這樣的方式進行檢測。它這個電池是不是有老化的現象，會不會有些腐蝕？這就意味著我們首先看它達到一個溫度的時候，然后看這個電池會發生什么樣的情況，如果沒有任何的改變，我們會再繼續提高溫度。如果確實有些問題，這就意味著溫度的提高是因為電池內部會出現一些問題，可能會導致潛在的老化的情況，這種情況下，我們就需要緊密關切電池的溫度。
左邊的圖，這是我們做的隔膜，而右邊是對比的產品。右邊的圖，它的熱排序，它會有不同的度，首先是加熱到50度，看到是不是有問題，如果沒有問題再進行加熱，然后看到90度有第一個項，會有內部的變化，這意味著在這個階段最有可能的問題就是離子會有些沉積的反應，幾分鐘之后我們繼續進行加熱，第二項就發生了，就有熱逃逸的情況，電壓就開始下降。如果我們看左邊的圖，其實也是差不多的過程，你看到的第一項，就是在非常高溫的情況下，大概是100度以上，會有些停歇，再進行加熱。同時溫度比第一項再次提高，持續的時間會更長。在第二個項當中，沒有任何結構方面的變化，意味著電壓沒有任何變化。在接下來的項就會有些下降。第二項之后，我們再進行加熱，因為我們想要去看到這個內部發生了什么問題。到250度的時候，我們就可以看到有些熱逃逸的情況，我們有些問題出現就可以停下我們的實驗，可以看一下結果是什么樣的。首先要減少或者延長這個熱逃逸的情況，第二點是你也可以去提高溫度，到熱逃逸發生的時候進行檢測。熱逃逸是高溫情況下會發生的，意味著會有更多的時間能夠讓我們的乘客離開車，如果確實是有交通意外發生，那意味著會有更多的電池的這種操作的時間。
研究數據，這是25微米的研究，這個時間是過充的檢測，如果我們看到它在不同的層狀的結構當中，可以看到熱逃逸所有的影響。大概有45分鐘的時間，在整體加熱的過程當中，時間還是比較長的，窗口的時間也是有比較好的控制，對于乘客而言他們在熱逃逸發生之前有自救的時間。另外在過充的階段進行電池的檢測，這也是我們為一個客戶做的檢測。對于這個電池，大家可以看到它是針對于不同電池的尺寸，然后進行了相關的正極系統的檢測，就看到熱逃逸到底什么時候發生，把熱逃逸盡量的延長時間，可以幫助乘客更好的去應對電池發生的意外情況。另外我們還有循環周期的測試。
做的這個檢測是用NMC和石墨的正負極材料，我們用的是3V到4.2V的電壓，充電是2C，放電是3C。大概我們所用的循環是2500個循環，這是我們一個新的產品，它是19微米，仍舊在研發當中，但是你可以拿到一些樣品，如果大家感興趣的話，仍舊是相同的檢測路徑。大家可以看到，這些循環壽命其實還是在進行研究的，如果是在85%進行充放電的負電荷進行實驗，如果你進行5C這樣的放電情況，仍舊可以達到95%左右的容量情況。隔膜，這是自放電的產品，也是90微米，我們是從4.2V開始檢測，自放電也是比較少的一個。
我希望給大家清楚的介紹了我們的安全性隔膜，因為它對于高能量、更長壽命的使用是非常好的，我們使用了一些陶瓷，同時適度比較高，它的易看度也非常高。
這是我們的微信公眾號，如果大家感興趣可以關注我們的微信公眾號。感謝大家的聆聽。
主持人：非常感謝您的精彩介紹。所有的這些電池是單一電池，容量很高嗎，9.8安培這樣的高容量電池嗎？
Matthias Loeble：他們確實是單體電池，它有些機密的問題，有些問題沒有辦法和你溝通，但是我可以確認這是單體電池。
提問：這個PT膜，強度怎么樣，能夠進行正常的電池生產嗎？
主持人：PT上涂了陶瓷。
提問：它的強度會滿足它的生產嗎？
主持人：卷繞法嗎？
提問：卷繞。
Matthias Loeble：PT無紡布的膜附了一層陶瓷，是23個卷繞，PE的厚度是23，無紡布的厚度更小，是23微米。你說的是別的產品嗎？
提問：我是說你使用的膜的厚度，他擔心強度是否足夠。
Matthias Loeble：在卷繞方面是可以的，有些客戶會使用卷繞的，所以對生產的強度沒有問題。
提問：你剛才提到你的隔膜不會收縮，在200攝氏度以下不會出現這樣的情況，如果我做干的堆疊的電池，我可以進行干燥，這個膜還是沒有任何的收縮情況？
Matthias Loeble：我們有時候是在非常低的溫度下，并不是特別高的溫度。它的收縮是175攝氏度下，它的收縮情況我們看一下，如果大家擔心材料的情況，你可以看到微結構的變化，還有它的性能，就是在200度的時候是沒有對收縮產生任何的影響。
提問：我只是說隔膜情況沒有收縮，不是指電池。第二個問題，你的薄膜是聚酯的膜，是無紡布的基材，它浸潤了陶瓷離子，我的意思是，是不是你使用的聚酯對電解質有足夠的應對？
Matthias Loeble：當然，它化學上非常穩定。
提問：非常感謝你的演講。作為薄膜來說，在鍍層包裹的時候沒有提到涂附的內容，現在我們要控制，有幾百PPM。
在這個幅度范圍，這個材料我們建議是先試一下，要進行組裝，我覺得首先要把電極進行干燥。
提問：你的產品怎么進行出來呢？碰到濕度如何控制濕度？
Matthias Loeble：干燥之前有幾百PPM。
提問：有沒有細節要注意的情況？
Matthias Loeble：如果你想知道，我們可以私下討論。因為有很多方面的東西要注意，不只是一件事。
（根據速記整理，未經嘉賓審閱）
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