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中国科大仿珍珠提升锂电池抗冲击性能
2019-11-14 中国新闻网

  记者13日从中国科学技术大学获悉:该校科研团队受珍珠层具有高韧性的启发,仿珍珠母层隔膜提升锂电池抗冲击性能。

  多孔的聚烯烃因其优异的电化学稳定性而被广泛地用做商业化锂离子电池隔膜,作为电池正负极之间防短路的隔绝层,聚烯烃隔膜极大地影响着电池的安全性能,尤其是当隔膜受到外部的局部冲击时。

  近日,中国科学技术大学姚宏斌教授、倪勇教授和俞书宏教授研究团队受珍珠层具有高韧性的启发,提出了一种强化聚烯烃隔膜抗冲击韧性的方法。该团队通过在聚乙烯隔膜表面构建仿珍珠层涂层,有效地维持了冲击后隔膜内部的孔结构,从而保证了电池充放电过程中具有均匀的锂离子流。相对于使用商业陶瓷隔膜的软包电池,采用仿珍珠层隔膜的软包电池在冲击时表现出较小的开路电压变化和较好的循环稳定性以及高的安全性。

  该研究成果近日在线发表于《先进材料》上。

  研究团队在深刻理解自然界珍珠母层高韧性原理的基础上,在聚乙烯隔膜表面构建仿珍珠层的“砖泥”有序结构。在受到外力冲击时,仿珍珠母涂层通过片片滑移的作用有效地扩大受力面积来耗散冲击的应力,从而有效地保护了隔膜内部孔结构,维持电池内部均匀的锂离子流。

  为了进一步证实珍珠层启发的隔膜对商业化电池安全性的作用,研究团队对两种隔膜组装的软包电池进行冲击试验。研究团队还继续考察了受两次冲击后软包电池的长循环性能,使用仿珍珠母涂层隔膜的软包电池在超过80个循环中仍显示出良好的稳定性。

  上述研究结果表明,仿珍珠母层隔膜对电池具有良好的保护作用并且可以有效地降低许多安全隐患。该工作提出了构建仿珍珠层增韧隔膜的策略,并从理论模拟和实验测试上证明其提升锂电池抗冲击的能力,这将为今后提升锂电池的安全性开辟新途径。

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