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中國(guó)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

來(lái)源：中國(guó)新聞網(wǎng)客戶(hù)端 時(shí)間：2024-11-11 14:27

　　一段時(shí)間以來(lái)，鋰電池因充電過(guò)程中可能驟發(fā)高溫而存在安全隱患以及如何解決的問(wèn)題，備受關(guān)注。

　　記者11月10日從中國(guó)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(kāi)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(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)刊物《美國(guó)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(lái)自中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所。

　　他們介紹說(shuō)，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(wèn)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?xún)?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(kāi)展深入研究，開(kāi)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(guó)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(kāi)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(chēng)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(kāi)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。 (孫自法)

責(zé)任編輯：沈馨蕊