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高安全性功能鋰電池陶瓷涂覆隔膜逆勢而生

來源:存能電氣  日期:2020-03-10 09:52  瀏覽量:

高安全性功能鋰電池陶瓷涂覆隔膜逆勢而生。鋰電池能量繼續(xù)提升的途徑是通過結構設計、集成技術來實現(xiàn),但是這樣會造成隔膜機械強度降低的問題,容易發(fā)生熱失控,降低電池的安全性。通過陶瓷隔膜來提高安全性,打造安全芯。把陶瓷隔膜納米顆粒涂覆在隔膜上,可以增加隔膜強度。

高安全性功能鋰電池陶瓷涂覆隔膜逆勢而生

鋰電池隔膜.jpg

鋰電池已成為目前市場上儲能設備的主流,作為“第三電極”的隔膜是鋰離子電池中重要的組成部分。隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來,防止兩極接觸而短路,此外還具有能使電解質離子通過的功能。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內(nèi)阻等,直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性。

傳統(tǒng)的隔膜材料使用的是聚烯烴,其具有穩(wěn)定的化學性能和較強的機械性能,易于連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn),但是其熱穩(wěn)定性低、對電解液親和性不足,這些都制約了其長遠發(fā)展。面對三元材料在動力電池中大量應用,鋰電池能量密度不斷提高,安全問題愈發(fā)重要,將超細氧化鋁粉末涂覆在傳統(tǒng)有機隔膜表面的新技術蓬勃發(fā)展。

利用仿生材料——聚多巴胺對陶瓷涂覆隔膜進行進一步的功能化修飾,設計開發(fā)出的一種具備高安全特性的隔膜材料。利用多巴胺的自氧化聚合反應,將陶瓷涂覆隔膜在多巴胺溶液中過夜浸泡之后,聚多巴胺在陶瓷涂層和聚烯烴基膜形成連續(xù)完整的成膜包覆層,使得陶瓷層和基膜成為一個整體。

陶瓷涂覆隔膜具有以下優(yōu)點

1.可提升鋰電池隔膜的熱穩(wěn)定性、改善其機械強度,防止隔膜收縮而導致的正負極大面積接觸;

2.能提高其耐刺穿能力,防止電池長期循環(huán)鋰枝晶刺穿隔膜引發(fā)的短路,并能中和電解液中少量的HF,防止電池氣脹;

3.陶瓷涂層的孔隙率大于隔膜的孔隙率,有利于增強隔膜的保液性和浸潤性,從而延長電池循環(huán)壽命。

陶瓷涂覆技術已成為高安全、高性能隔膜的選擇。從特性需求來看,為在更高的工作電壓避免聚乙烯發(fā)生裂解,使用外層PP、陶瓷涂覆或外覆高溫層是比較安全的選擇;要實現(xiàn)更長的循環(huán)壽命、高倍率充放電及煞車回充,適當孔徑、低曲折度、高透氣度是隔膜應當考慮的因素;為提升安全性和使用壽命,隔膜應滿足關斷功能、避免熱爆走、尺寸穩(wěn)定性等條件。

根據(jù)國家產(chǎn)業(yè)政策,對提高鋰電池的能量比重提出了很大要求,但是長期以來,鋰電池存在能量密度越高,其安全性越低的科學頑疾,而納米陶瓷隔膜技術的出現(xiàn)打破了這個魔咒,打造出了使鋰電池不怕刺、不怕摔、不拍折的“安全芯”,在這個急需突破現(xiàn)有技術瓶頸的關鍵時期,無疑為整個動力電池業(yè)注入一支強心劑。

在迎來鋰電池大爆發(fā)的同時,隔膜行業(yè)風生水起,低端隔膜已經(jīng)進入競爭紅海。濕法+涂覆隔膜是國內(nèi)企業(yè)邁向高端隔膜的主流方向之一。陶瓷涂覆是一個涉及基膜選擇、高精度涂布設備、陶瓷顆粒選擇、工藝參數(shù)控制以及電池系統(tǒng)研究的系統(tǒng)工程,只有經(jīng)過嚴格的驗證和試驗才能保障獲得理想的涂覆效果。

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