1. :18964530232
  2. :021-54379817

资讯中心

NEWS

锂电池的隔膜

2022-12-01 来源:高分子物理学公众号 浏览数:1

 image.png

    锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来,防止两极接触而短路,此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的,其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同,采用的隔膜也不同。随着材料学的快速发展,针对锂电池隔膜的研究也不断深入,下面将介绍几种膜材料的应用,它们分别针对锂电池不同的缺陷进行完善。

用于有限锂电池的聚苯硫醚基固态隔膜

      如今,锂离子电池凭借能量高、循环寿命长等优点在各行各业都有了越来越广泛的应用。但相应的,传统锂离子电解质通常具有易燃、易爆易挥发等缺点,从而引起严重的安全问题。因此,寻找合适的固态电解质就成为当前首要关心的问题。

      目前,江苏大学与挪威科技大学联合提出一种锂化聚苯硫醚基固态隔膜(PPS-SSS)。该膜通过无溶剂工艺制备,其中,PPS表面被功能化从而起到固定阴离子的作用,提高Li+转移数,扩大电化学点位窗口。该膜在25℃表现出很高的离子导电率,从而Cu可均匀镀锂。基于有限的镀锂铜阳极、高负载和高电压,聚乙烯保护的锂金属电池可提供高能量和功率密度,且具有超过最先进锂离子电池的循环寿命和高安全性,为锂金属电池实用化给予了极大促进。

分级多孔二氧化硅膜作锂离子电池隔膜

       为满足日益增长的高端应用需求,提高电池的倍率性能和能量密度受到了越来越多的关注。但是锂离子电池中的商用聚合物分离器孔隙率有限,特别是在高电流密度时,电解质润湿性低,热稳定性和机械稳定性差,这将降低电池性能。

       这里通过在阴极表面组装中空介孔二氧化硅颗粒,设计分级多孔、超轻二氧化硅膜做高性能锂电池隔膜。dan'ge单个二氧化硅颗粒的中孔为离子输送提供了途径,同时提高了电化学动力学。此外,由于其分级多孔的特性,该类膜显示出非常好的电解质亲和力、热稳定性、机械强度。

非水氧化还原液流电池锂导电复合陶瓷膜

       氧化还原液流电池是用于长期储能的新型电池,但目前过于昂贵。非水氧化还原液流电池通过利用有机溶剂的电化学稳定性。在高电池电压下运行并促进使用与水电解质不相容的氧化还原电对降低成本。目前,面临的关键挑战是合适的选择性、电导率和稳定性三者组合的膜分离器。集成到柔性聚合物机制的单离子导电陶瓷可以提供途径来获得具有竞争力的非水系统所需的性能属性。

 

超薄固态电解质膜

      层状富镍氧化物是一种很有前途的高能量密度锂离子电池正极材料,但由于电极-电解质界面降解导致的电化学稳定性差的问题仍有待解决。表面涂层技术是解决这一问题的有力技术之一。LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM)表面的电极水平上覆盖了一层纳米级的氧氮磷锂(LiPON),发现处理后的电池阻抗更低,循环寿命更长,安全性更好。最值得注意的是,这种基于NCM-LiPON的1.3 Ah软包电池可提供364.4 Wh kg-1的能量密度(基于正极和负极材料),在0.5 c速率下,经过745次循环后仍保持80.0%,比裸电池长1.3倍。这是由于表面阴极-电解液界面(CEI)的修饰和一般粒子表面结构的稳定,因此应重视电极表面保形涂层的作用。因此,通过磁控溅射在NCM阴极表面构建了锂磷氧氮化物(LiPON)超薄膜,重点是表面CEI的改性,简单但有效。这一贡献给出了一个简化电极涂层的例子。

总结

 

      开发高效、清洁和可再生的能源转换和存储技术是可持续社会应对自然资源枯竭、全球变暖和环境污染的关键目标之一。开发高效的储能技术是当前实现脱碳社会战略的核心。而针对电池中膜的研究则是完成上述目标的重要步骤,本文几个例子都是最近一些有关锂电池不同的膜技术,可看出目前在电池方面需要改进的方面仍有许多可探索的空间。针对电池能源存在的问题进行改进,才能够获得更为适合应用的新能源。

 

 

特别声明:本站所转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。

上海联净官方微信

关注官方微信公众号

扫描关注

上海联净官方微信

随时了解最新资讯

相关产品

查看全部 >>