全固态电解质研发及产业化进展

法 恩 莱 特湖 南·长 沙 目录 全固态电解质发展背景01 CO N T E N T S 全固态电解质技术路线与主要挑战02 法恩莱特全固态电解质研发进展与思考03 01 全 固 态 电 解 质 发 展 背 景 发展背景-固态锂离子电池已在世界范围内引发广泛关注 •固态锂电池在世界范围内尚处于研发和中试阶段，中、日、韩在固态锂电池开发领域处于技术领先地位；•欧美政府和多家企业寄希望于通过固态锂电池改变现有动力和储能电池格局，竞争日趋激烈；•中国因为产业链成熟与选择混合固液电解质电池而率先规模量产。 发展背景-消费者对动力电池提出了更高要求 研究背景-世界各国将全固态电池提升至战略高度 中国中国、美国、日本、韩国、欧盟均出台相关发展规划和战略 日本《电池产业战略》 《锂电池行业规范条件〈2024年本〉》《关于推动能源电子产业发展的指导意见》《科技支撑碳达峰碳中和实施方案〈2022-2030年〉》《“十四五”新型储能发展实施方案》《新能源汽车产业发展规划〈2021-2035年〉》 韩国《2023二次电池产业发展战略》 《锂电池2021-2030年国家蓝图》美国 欧盟《电池战略研究议程》 研究背景-全固态电解质赛道 电池企业和车企纷纷加入，中国逐步建立全固态电池产业链，参与企业全球最多 02 全 固 态 电 解 质 技 术 路 线 与 主 要 挑 战 在安全底座保证的前提下提高能量密度 研究现状-不同类型固态电解质优缺点 无机固态-氧化物 ◼优点：机械和热稳定性好；◼缺点：离子电导率低、易脆裂、界面问题严重。 无机固态-硫化物 ◼优点：离子电导率高，高柔韧性；◼缺点：稳定性差、成本高，电化学窗口窄。 无机固态-卤化物 ◼优点：高柔韧性，容易加工，氧化电位较高；◼缺点：还原电位不够低、材料成本高。 ◼优点：高柔韧性，容易加工，良好的界面接触；◼缺点：离子电导率低（需要高温）、电化学窗口窄、高压下会被氧化。 全固态电解质主要挑战1：固固界面 固固界面硬接触，机械和电化学稳定性显著影响全固态锂电池的循环性能和倍率性能 全固态电解质主要挑战2：离子电导率问题-以聚合物为例 离子输运机制，固态电解质中的离子迁移能垒较高，导致离子电导率较低，限制了全固态电池的充放电速度和循环性能。 如图(a)所示： 锂离子的“络合-解络合-再络合”过程的反复进行并随聚合物链段运动在不同络合位置跃迁，从而实现锂离子实现长距离传导。 如图(b)中所示，离子传导有三个主要因素：离子沿链的链间运动（τ1）聚合物段的松弛（τ2）一个链到另一个链的链内跳跃（τ3） 全固态电解质主要挑战3：锂枝晶问题-以锂金属负极为例 尽管固态电解质具有高机械强度，但锂枝晶的生长仍然是一个关键问题。 全固态电解质主要挑战4：加工和制造挑战 核心工艺在于固态电极和电解质成膜环节，极片结构很大程度影响电池性能 湿法工艺存在电性能衰减问题干法工艺存在膜片分散性、均匀性挑战 全固态电解质主要挑战5：环境控制及成本问题 03 全 固 态 电 解 质 研 发 进 展 与 思 考 固液混合技术路线 当前中国固态电池技术路线多元化、以固/液混合为主 固/液混合电池布局早，产业链完整，各企业正在尝试或部分已经装车 从行业全局看，既要发展渐进性半固态技术路线，又要防范激进型全固态技术路线带来的颠覆性风险 通过调节聚酯聚合物骨架结构和液态电解液配方，优化凝胶态电解质的离子传输性能、机械性能、温度适用范围和电化学性能等，采用原位聚合方法装配准固态锂/钠离子电池18 半固态电解质相关产品介绍 一、耐高温高安全性半固态电解质（中高镍三元电池、磷酸铁锂电池、钴酸锂电池） 电化学性能（NCM622+AG，4.3V）25℃循环1C/1C，循环1800周，容量保持率＞85%55℃循环1C/1C，循环1200周，容量保持率＞80%60℃存储30d容量恢复率96%，体积膨胀率＜8% 半固态电解质相关产品介绍 一、耐高温高安全性半固态电解质（中高镍三元电池、磷酸铁锂电池、钴酸锂电池） 半固态电解质相关产品介绍 二、宽温域半固态电解质（磷酸铁锂电池、钴酸锂电池、中高镍三元锂电池） 电化学性能（NCM622+AG，4.3V）25℃循环1C/1C，循环2000周，容量保持率＞85%55℃循环1C/1C，循环1300周，容量保持率＞80%-10℃容量保持放电＞80% 半固态电解质相关产品介绍 三、高电压半固态电解质（钴酸锂电池、中镍三元电池、富锂锰基电池） 电化学性能（NCM622+AG，4.4V）25℃循环1C/1C，循环1500周，容量保持率＞80%55℃循环1C/1C，循环1100周，容量保持率＞80%60℃储存7d容量保持＞95% 提高聚合物电解质性能的关键：（1）锂盐（LiX）的解离；（2）锂离子的迁移。 Single Lithium-Ion Conducting Polymer Electrolytes 思考3：全固态聚合物离子凝胶电解质技术路线 掺杂的离子液体中以及PVDF离子凝胶固液界面上的离子相互作用示意图 聚合物类型：聚环氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚2,2,2-甲基丙烯酸三氟乙酯（PTFEMA）聚偏氟乙烯(PVDF)等； 制备方法：物理混合、溶胶-凝胶、交联、静电纺丝等 全固态聚合物离子凝胶电解质应用 应用场景： 1、锂/钠金属电池体系，抑制锂枝晶产生；2、高压电池体系，＞5V；3、极端温度条件电池体系，高温储能领域。 载体Li+传输转换到有效的结构性Li+扩散示意图 优势： 电化学稳定性窗口大于5 V；载体Li+传输到有效的结构性Li+扩散，提升倍率性能；解决由于长时间磨损或意外撞击而产生的意外机械损伤；从而导致其失效甚至安全隐患。 企业概况 公司名称：法恩莱特新能源科技有限公司成立时间：2014年1月22日注册资本：13196.8888万元主营产品：锂离子电池电解液钠离子电池电解液半固态电解质全年产能：32万吨应用领域：新能源汽车、储能系统、消费电子等领域 产能布局 国内基地布局：湖南长沙、河南焦作安徽安庆、广西柳州山东菏泽、............国外基地布局：印尼基地 股东情况 龙蟠科技董事长石俊峰——控股股东市场覆盖国内所有省市以及全球十六个国家和地区 多氟多集团——持股股东六氟磷酸锂打破国际技术垄断、产销量全球第一 小米——持股股东未来10年投资100亿美元用于智能电动汽车业务 国家高新技术企业国家级专精特新“小巨人”企业国家知识产权优势企业中国发明创业奖创新奖一等奖中国发明创业奖成果奖二等奖中国新能源产业创新示范基地第七届中国创新创业大赛优秀企业第八届中国创新创业大赛优秀企业第六届创客中国大赛全国500强企业湖南省企业技术中心湖南省智能制造标杆车间湖南省上市后备企业湖南省绿色工厂湖南省新材料企业河南省工程技术研究中心河南省企业技术中心 与强者同行战略 全球化战略 聚焦锂电池电解液战略 ●与全球前五的供方战略合作、●与最强的客户同步开发、●与顶级学者和机构长期合作、●与 顶 尖 的 行 业 人 才 分 享 利益… ●聚 焦 锂 电 池 电 解 液 的 研 发 、生产、销售、服务;●与 氟 盐 、 添 加 剂 、 溶 剂 供 应商形成战略协同。 ●客户全球化●工厂全球化●人才全球化●技术全球化●资本全球化 n2030年前，布局10个生产基地，秉承靠近原料、贴近客户的核心原则，采用合资建厂的方式（车厂、电池厂），实现50万吨以上的销售。n以“成为新能源电池电解质全球顶级企业”为愿景，按照“三步走”战略规划的总体安排，加快实现百亿企业战略目标，开创电解质材料创新发展的新局面，奋力谱写新时代产业报国新篇章。 湖南工厂现有产能10万吨 河南工厂现有产能2万吨 安徽工厂建设产能15万吨 广西工厂现有产能10万吨 印尼工厂筹建产能10万吨 结盟国际头部客户共同打造生态圈 扩展新能源材料品类 山东工厂筹建产能15万吨 研发向上突破、引领行业 材料与电池形成良性互动 巩固新能源材料头部地位 进入国际市场，供应海外企业 THANKSFORYOURATTENTION!