鉅大LARGE | 點擊量:1015次 | 2021年05月07日
高安全性功能鋰電池陶瓷涂覆隔膜逆勢而生
高安全性功能鋰離子電池陶瓷涂覆隔膜逆勢而生。鋰離子電池能量繼續(xù)提升的途徑是通過結(jié)構(gòu)設(shè)計、集成技術(shù)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,可以新增隔膜強度。
高安全性功能鋰離子電池陶瓷涂覆隔膜逆勢而生
鋰離子電池已成為目前市場上儲能設(shè)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。隔膜的重要用途是使電池的正、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(zhì)離子通過的功能。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、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(xué)性能和較強的機械性能,易于持續(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鋰電池中大量應(yīng)用,鋰離子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(shù)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(shè)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(yīng),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持續(xù)完整的成膜包覆層,使得陶瓷層和基膜成為一個整體。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
陶瓷涂覆隔膜具有以下優(yōu)點
1.可提升鋰離子電池隔膜的熱穩(wěn)定性、改善其機械強度,防止隔膜收縮而導(dǎo)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(shù)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防止聚乙烯發(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(dāng)孔徑、低曲折度、高透氣度是隔膜應(yīng)當(dāng)考慮的因素;為提升安全性和使用壽命,隔膜應(yīng)滿足關(guān)斷功能、防止熱爆走、尺寸穩(wěn)定性等條件。
根據(jù)國家產(chǎn)業(yè)政策,對提高鋰離子電池的能量比重提出了很大要求,但是長期以來,鋰離子電池存在能量密度越高,其安全性越低的科學(xué)頑疾,而納米陶瓷隔膜技術(shù)的出現(xiàn)打破了這個魔咒,打造出了使鋰離子電池不怕刺、不怕摔、不拍折的“安全芯”,在這個急需突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵時期,無疑為整個動力鋰電池業(yè)注入一支強心劑。
在迎來鋰離子電池大爆發(fā)的同時,隔膜行業(yè)風(fēng)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)公司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(shè)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(yán)格的驗證和試驗才能保障獲得理想的涂覆效果。