为电池隔膜加装纳米“铠甲”,复旦参与研发新材料提升新能源汽车安全性
【蜂耘网 新材料】新能源汽车时有电池自燃事故发生。28日,2024中关村论坛年会上,中珀新材与复旦大学合作开发的一款应用于电池隔膜的“界面超组装碳纳米复合材料”发布。这款隔膜新材料,或将大幅提升新能源汽车动力电池的安全性。
中珀(北京)新材料科技有限公司总经理于杰介绍,锂电池内部有正极、负极、电解质、隔膜四部分。电池使用过程中,部分电解质中的锂离子在电极表面被还原为锂,形成树枝状晶体的沉积——锂枝晶。锂枝晶是汽车电池最大的安全隐患,其生长可能刺破隔膜,使电源正负极直接连接,造成短路引起自燃。此外,还会使电池容量降低,缩短电池寿命。
“利用超组装两相聚合技术,在原有隔膜表面合成一层高分子纳米涂层,能有效抑制锂枝晶的生成,大幅提升电池安全性。”他说。
有效抑制锂枝晶的生成。
覆盖特殊涂层后的电池隔膜,宛如披上一件纳米“铠甲”。据介绍,通过界面超组装技术对目前商用PP隔膜进行改性后,隔膜厚度只增加了10—20微米,宏观形态无明显变化;但理化性能大幅提升,在弹性模量、电解液吸附量、离子电导和锂离子迁移数等方面都有明显提升。
“改性前,锂离子以无序的状态穿过隔膜;改性后,分子间的作用力会使锂离子出现有序的状态,就像排好队一样,再穿过隔膜。”于杰说。这显著提升了电池的安全性和使用寿命。“材料成本增加10%左右,使用寿命增加50%左右。”
使锂离子出现有序的状态。
此外,有效提升了锂离子电池的性能和稳定性。25℃条件下循环1000次后,改性后的产品库伦效率(电池放电与充电容量百分比)由67%提升至85%;45℃条件循环150次后,这一数据由10%提升至93%。
有效提升电池性能。
据介绍,这款新材料两项核心专利来自复旦大学山东研究院常务副院长、绿色化工与功能材料山东省实验室主任孔彪团队,技术水平已达到国际领先。目前,双方正基于超组装技术,合作开发一款新型介孔二氧化硅隔膜,有望完全替代目前的PP隔膜,大幅提高汽车锂电池的使用寿命。
(蜂耘新材料网 责任编辑:科技蜜)
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