新一代锂电池隔膜黏合剂性能国际领先

席柳江团队正进行实验。 通讯员供图

株洲日报全媒体记者/陈驰

通讯员/尹荔玮

日前，湖南工业大学材料与先进制造学院席柳江博士团队研制的锂电池高耐热隔膜黏合剂，在全球首次实现隔膜耐热温度超过200摄氏度，并保持性能稳定。

而此前，这项技术掌握在日本和韩国手中，国外将隔膜耐热温度控制在160摄氏度左右。席柳江团队研制的产品，不仅打破了国外垄断，实现了国产替代，更让产品的性能达到了国际领先。

产品性能达到国际领先

什么是锂电池高耐热隔膜黏合剂？席柳江介绍，锂电池由正极材料、负极材料、隔膜、电解液等主材及其他包辅材组成，隔膜最具技术壁垒。当电池热失控时，隔膜受热收缩容易短路，需要涂上一层无机材料。他们研发的产品，就是涂在这层无机材料与隔膜之间的“胶水”。

眼下，该产品已经通过了系列高温环境中的耐热性研究实验及电芯针刺实验等安全测试，性能均达到国际领先水平。

席柳江介绍，锂枝晶在180摄氏度左右就会熔化，由于锂枝晶刺穿隔膜导致电池短路，引起电池包热失控，是目前新能源汽车电池火灾的重要原因。

“高耐热隔膜粘合剂在2018年开始立项，在2020年开发出第一代高耐热隔膜粘合剂GR-506产品，2023年上旬开发出第二代高耐热性陶瓷隔膜粘合剂GR-508产品。”席柳江说，今年上半年下游客户完成了全面评测，并开始小批量采购。

提及产品研制过程，席柳江感慨“一波三折”。最大的难题一方面是粘结力的问题，随着材料玻璃化转变温度提高，即耐热性提高，胶水的粘接力急剧下降，很容易变成塑料粉一样失去粘接力；另一方面是水分残留的问题，胶水耐热性提高，需要含有更多的有机聚合物盐类成分，但是盐类成分增加，吸水性增强，制作出来的陶瓷隔膜残留水分高。

席柳江说，正是一路走来的种种坎坷，也造就他和团队成员不服输的性格，科研人员就是要直面失败，要有韧劲，这也是他们能够解决难题最重要的原因。

目前，由该团队研发的第三代产品GR-508系列，胶水耐热从第二代产品的180摄氏度左右，提高到200摄氏度以上，且水分残留量低于万分之五，受到多家厂商的青睐。

创业团队仅剩“独苗”坚守

一路走来，42岁的席柳江感慨，从2015年在中南大学就读硕士期间，开始接触锂电池材料，在这个领域已经扎根近20年。2011年，于他而言，可谓是创业的起点。

当时，席柳江拿到了香港政府奖学金，正是他在香港城市大学攻读博士学位的第二年，研究方向明确为锂离子电池材料。就读期间，同学告诉他，从环保角度看，锂离子电池水性粘合剂未来前景很好，替代油性粘合剂是必然趋势，找准一个细分项领域下苦功夫，更容易在行业中冒尖。

席柳江说，当时，我国的锂离子电池产量和市场规模已跃居全球第三位，但除了负极材料及其工艺相对成熟外，电池技术尚待改善，不少材料主要依赖进口。

在这样的市场背景下，席柳江和同学埋头实验室，从事起水性粘合剂方面的研究。席柳江将省吃俭用攒下的全部家当拿出来，再向父母借了一笔钱，凑齐50来万元，加上同学的投资，于当年12月，在株洲成立了公司。

然而他的创业之路，却是布满荆棘。2013年，席柳江毕业回到株洲，公司的状况令人汗颜，钱花得所剩无几，合格的试制产品却遥遥无期，一起创业的团队成员，有人选择了离开。

“当时心里是失落的，全部家当投进去了，还欠了外债。做下去前途未卜，可不做更是心有不甘。”席柳江说。

这一年，他先是解散了员工队伍，并承诺等事业有起色，再请他们回来。席柳江则继续留下做实验，独自一人，每天与瓶瓶罐罐打交道。

峰回路转迎来新的生机

实验室的枯燥生活，席柳江坚持了一年。

2014年，席柳江前往湖南工业大学任教。这样一来，不仅解决了生计问题，也能利用业余时间，继续进行样品研发，并在各大高校结识了更多同领域的朋友。

2015年，峰回路转。在朋友介绍下，一香港贸易公司找到席柳江，想请其帮忙开发一款陶瓷隔膜水性粘合剂。席柳江根据对方的要求，从自己的“实验品”里挑了一款进行改良，并寄给对方测试。

“各种参数比较下来，与进口产品区别不大。”很快，该贸易公司反馈给席柳江这个喜讯，并建议他将产品的性能进行优化。

通过反复打磨，这款陶瓷隔膜水性粘合剂成功量产上市，席柳江也把此前亏损的钱都还上了。

这几年，随着新能源汽车的兴起，锂离子电池的稳定性和安全性，成为大家关注的焦点问题。作为锂离子电池的四大主材之一，隔膜最具技术壁垒，也最晚实现国产化。隔膜不仅要保证电池安全，更要使电池与充放电相关的功能得以实现，重要性不言而喻。

“当电池热失控时，隔膜受热收缩容易短路，所以要涂上一层无机材料。如果用作粘合剂的胶水不耐高温，这层无机材料便容易脱落。我们研发的溶液型高耐热锂电水性粘合剂，在耐热性上提高到200摄氏度，大大提升电池的安全性能，领先于国内同类型产品。”席柳江和团队，依托高校的技术力量，研发能力日益精进，其研发项目也成功入围第七届创新创业大赛新材料全国行业赛，锂离子电池水性粘合剂一代产品和二代产品均问鼎“中国好技术”。

产品研发要围绕企业需求

如今，该团队研发的第三代产品，也得到了业内行家的肯定。俄罗斯工程院外籍院士、湘潭大学教授王先友，中南大学教授刘洪涛等知名专家对于该项研究给予高度评价。他们认为，该专利技术实现锂电池中涂覆膜收缩温度大于锂枝晶熔点温度，使锂电池具有更高的安全性和更长的寿命。

由席柳江创立的公司，专注于锂电池水性黏合剂研发、生产、销售，是国家高新技术企业。目前，该企业正在湘潭高新区加速建设年产5万吨的锂电池材料项目，建成后预计年产值超10亿元。

席柳江说，随着产品的不断迭代和多元化，团队对产品的竞争力和市场前景非常有信心，等产业做大做强了，他们是从株洲起步，也想再回株洲成立厂区，并进驻长沙，以长株潭为起点，走向更远更高。

在与记者沟通中，对于创新创业，席柳江也有自己的心得。他说，怎么打破“产学研”的合作壁垒，科研人员不要只看到一个行业的潜在前景，更应该借助资源，走出去多交流，了解企业所需，将产品的研发方向与企业的需求挂钩，才能有及时落地转化的机会。