中國團(tuán)隊(duì)研發(fā)出耐高溫電池隔膜制備新工藝 助力提升鋰電池安全性
中新網(wǎng)北京11月10日電 (記者 孫自法)一段時(shí)間以來,鋰電池因充電過程中可能驟發(fā)高溫而存在安全隱患以及如何解決的問題,備受關(guān)注。
記者11月10日從中國科學(xué)院近代物理研究所獲悉,該所材料研究中心科研團(tuán)隊(duì)與蘭州大學(xué)、先進(jìn)能源科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室等相關(guān)團(tuán)隊(duì)合作,依托大科學(xué)裝置蘭州重離子加速器,最近利用離子徑跡技術(shù)研究開發(fā)出用于高性能鋰離子電池的聚酰亞胺耐高溫隔膜制備新工藝,將助力提升鋰電池及其充電的安全性。
這項(xiàng)鋰電池材料領(lǐng)域重要研究進(jìn)展成果論文,近日在專業(yè)學(xué)術(shù)刊物《美國化學(xué)學(xué)會(huì)納米期刊》(ACS Nano)上發(fā)表,論文第一作者和通訊作者均來自中國科學(xué)院近代物理研究所。
他們介紹說,隔膜作為鋰離子電池的關(guān)鍵部件之一,具有隔絕正負(fù)極和傳導(dǎo)鋰離子的功能,對(duì)電池的安全性至關(guān)重要。目前,商用鋰離子電池的能量密度可達(dá)300瓦時(shí)每千克,并有望進(jìn)一步得到提升。然而,在追求鋰離子電池更高能量密度的同時(shí),安全性問題不容忽視。傳統(tǒng)聚烯烴隔膜熱穩(wěn)定性差,孔隙結(jié)構(gòu)不均一,在高溫下容易收縮并造成電池內(nèi)部短路和引發(fā)熱失控。
聚酰亞胺因熱穩(wěn)定性優(yōu)異、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性良好被視為是高安全性隔膜的理想選擇。因此,針對(duì)聚酰亞胺開展深入研究,開發(fā)具有均一孔道結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺隔膜并實(shí)現(xiàn)可控制備,對(duì)于充分發(fā)揮隔膜在提高電池安全性方面的作用十分重要。
在本項(xiàng)研究中,中國科學(xué)院近代物理研究所科研團(tuán)隊(duì)和合作者一起,依托蘭州重離子加速器開發(fā)出基于離子徑跡技術(shù)的耐高溫聚酰亞胺隔膜制備新工藝,所制備的隔膜相較于傳統(tǒng)聚烯烴隔膜優(yōu)勢(shì)明顯,其機(jī)械強(qiáng)度高達(dá)150.6兆帕,耐高溫性能卓越(450攝氏度下結(jié)構(gòu)不收縮),孔徑分布窄(孔徑標(biāo)準(zhǔn)差<6%),孔道結(jié)構(gòu)垂直排列(迂曲度為1)。
科研團(tuán)隊(duì)指出,在3毫安每平方厘米的條件下,使用聚酰亞胺耐高溫隔膜的鋰/鋰對(duì)稱電池可穩(wěn)定循環(huán)1200小時(shí),且在鋰金屬電極表面實(shí)現(xiàn)均勻、致密的鋰沉積,表明其具有優(yōu)異的鋰枝晶抑制能力。此外,使用該隔膜的磷酸鐵鋰軟包電池在常溫下可穩(wěn)定循環(huán)1000次,容量保持率為73.25%,并表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫性能,可在150攝氏度的環(huán)境溫度下正常工作。
科研團(tuán)隊(duì)表示,他們最新發(fā)表的研究成果,為開發(fā)可靠的具有耐高溫高性能鋰離子電池隔膜和工藝提供了新思路,將成為提高鋰離子電池安全性的有效途徑和手段之一。(完)
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