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：次

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(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(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(yīng)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(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(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(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、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(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(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)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(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)過嚴格的驗證和試驗才能保障獲得理想的涂覆效果。