$宝丽迪(SZ300905)$  

今天说耀科固态电池逻辑很硬,但因为有着广泛的应用场景,当下根本没必要去蹭固态电池的概念,有人很是不高兴,生怕自己不是固态电池,那今天就来简单说说COFs材料在固态电池中的应用。

锂电池的问世最早可以追溯到20世纪60年代,最早的锂电池包括概念的提出,负极是金属锂,因为金属锂具有每g大概3800mah的高比容量,低电势,低密度等优点,是一种理想的材料,但由于金属锂化学活性太高,十分容易与水和氧气发生剧烈副反应,加上容易生长枝晶,而最终在1985年,日本化学家吉野彰采用石墨替换锂金属作为负极,发明了第一个可商业化应用的锂离子电池,也正是因为在锂电领域的卓越贡献,吉野彰同另外两名化学家获得了2019年诺贝尔化学奖。用石墨替换金属锂最大的代价就是牺牲了比容量,大概只有金属锂的十分之一380mah/g,这么多年过去了,锂枝晶和副反应依然是锂电池发展路上最难解决的问题,而负极材料从锂电池石墨负极到其他碳材料负极,再到半固态硅碳负极,都提升有限,这迫使我们一直在寻找更好的材料来恢复曾经失去那90%的容量。随着固态电池固态电解质的出现,安全问题的突破,硅碳负极将成为过渡产品,锂金属负极将重登历史舞台,也将是固态电池最终的方向。

说到COFs材料在固态电池中的应用,我们先看清华大学课题组的研究成果之一

在LI-LI电池性能试验中,实验结果表明COF材料在稳定锂金属负极中可以发挥重要的作用,并产生了非常超预期的结果。普通隔膜组在运行200小时候出现了短路,拆开电池发现锂枝晶疯狂生长,锂电极表面有很多副反应产物,COF微孔膜的一组运行2000小时后,不但没有枝晶的生长,金属电极锂片竟然还有光泽,也就意味着锂金属电极连副反应也没有,上文说到,锂枝晶和副反应依然是锂电池发展路上最难解决的问题,现在锂电池企业能做到的就是控制枝晶的生长,但是控制锂金属电极副反应,除了清华实验室使用COFs材料的研究成果,目前据了解还没有第二家能做到,循环之后的锂片没有副反应,这个结果对于行业来说都是具有不止一个代差的技术进步。

我们再来看一组COF隔膜在提高导电率的实验

这个实验数据比较直观和简单,就不再解读了,就是提高导电率。

以上只是COFs应用的两个方向,也是有固态电池强逻辑的基础,但这只是COF是材料应用的冰山一角,这也是为什么说COFs不必蹭固态电池的概念的原因。由于COFs刚性框架结构,高表面积比,低溶胀,结构贯通,孔径可调等诸多优势,COFs材料的表面积比一般在小几千㎡/g,而传统多孔材料一般几百㎡/g,这种材料作为吸附剂对目前的传统树脂确实是降维打击。之所以没有大规模应用仅停留在学术研究,只因为之前只能在实验室毫克级的合成,价格昂贵,论毫克卖,并且有钱也买不到更多的原材料,阻碍了产业化发展。宝丽迪子公司耀科新材料实现了世界首次的吨级制备,而且独创的绿色熔融技术反应简单,成本低,更环保,可以说是解决了阻碍COFs材料产业化的世界级难题,量产材料根据官能团不同,纯度不同,价格也会略有差异,总之,开始价格不会太便宜,现仅用得起的卖,以下是均孔树脂与传统树脂的对比,优势一目了然。

COFs材料未来还有更多应用,比如海水淡化,核污染防治,水污染处理,生物医药,空气治理,储氢储能,光电材料,传感,催化,湿法冶金,气体捕捉提纯等,这里储氢是未来理想材料之一,有机会细说,总之,COFs材料是未来炙手可热的发展应用方向,同时宝丽迪自身基本盘也很稳。

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