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动力锂电池隔膜的设计和研究方面取得进展

导读: 在锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一,其采用塑料膜制成,可隔离电池正负极,以防止出现短路。因此,隔膜与电池安全有着重要关系。针对未来市场对动力锂电池高安全性的迫切需求,开发耐高温高品质(电化学性能优异)的动力锂电池隔膜已经成为一个重要研究方向。

  在全球重点发展电动车、储能电池等新能源产业的今天,锂电池做为公认的理想储能元件,得到了更高的关注。然而近年来,一系列屡见不鲜的锂电池电动车着火事故表明,安全问题已成为制约电动车用动力锂电池发展的首要瓶颈。在锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一,其采用塑料膜制成,可隔离电池正负极,以防止出现短路。因此,隔膜与电池安全有着重要关系。针对未来市场对动力锂电池高安全性的迫切需求,开发耐高温高品质(电化学性能优异)的动力锂电池隔膜已经成为一个重要研究方向。

  最近,宁波材料所动力锂电池工程实验室设计并制备了一种基于聚酰亚胺无纺布的交联型复合凝胶隔膜(图1)。该类隔膜结合了无纺布隔膜和凝胶聚合物电解质的双重优势。其中,作为底模的无纺布材料赋予了隔膜优异的热尺寸稳定性(图1),能有效防止电池在发热状态下因隔膜熔化和收缩而发生的短路爆炸事故。而隔膜内部交联的聚醚组分使得复合隔膜具有长期使用的稳定性,且被电解液溶胀后即可形成凝胶聚合物电解质。这一设计可增强隔膜内部电解液的稳定性,克服单纯使用无纺布隔膜时漏液严重的问题,能进一步增强使用过程中电池的安全性。此外,该类隔膜还表现出比商品PP隔膜更为优异的电化学性能(图2)。该隔膜制备方法简单,易于实现工业化。

  相关研究成果已被Journal of Materials Chemistry A 接收(J. Mater. Chem. A, DOI:10.1039/C4TA00808A.),并已申请国家发明专利(201410043479.7)。该研究工作得到了中国科学院重点研究项目(Grant No. KGZD-EW-202-4)、浙江省自然科学基金 (Grant No. Y13B030036)、宁波市科技创新团队 (Grant No. 2012B82001)的支持。

 动力锂电池隔膜的设计和研究方面取得进展

 凝胶隔膜的制备及其热稳定(图1)

动力锂电池隔膜的设计和研究方面取得进展

  凝胶隔膜与商品PP隔膜的电化学性能(图2) 

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