中國科大仿珍珠提升鋰電池抗沖擊性能
時間:2019-12-16 10:57來源:中國新聞網 作者:楊凡,吳蘭
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商業陶瓷納米顆粒涂層隔膜和仿珍珠母層隔膜受到沖擊后的應力分析。（中國科大供圖）
記者近日從中國科學技術大學獲悉：該校科研團隊受珍珠層具有高韌性的啟發，仿珍珠母層隔膜提升鋰電池抗沖擊性能。
多孔的聚烯烴因其優異的電化學穩定性而被廣泛地用做商業化鋰離子電池隔膜，作為電池正負極之間防短路的隔絕層，聚烯烴隔膜極大地影響著電池的安全性能，尤其是當隔膜受到外部的局部沖擊時。
近日，中國科學技術大學姚宏斌教授、倪勇教授和俞書宏教授研究團隊受珍珠層具有高韌性的啟發，提出了一種強化聚烯烴隔膜抗沖擊韌性的方法。該團隊通過在聚乙烯隔膜表面構建仿珍珠層涂層，有效地維持了沖擊后隔膜內部的孔結構，從而保證了電池充放電過程中具有均勻的鋰離子流。相對于使用商業陶瓷隔膜的軟包電池，采用仿珍珠層隔膜的軟包電池在沖擊時表現出較小的開路電壓變化和較好的循環穩定性以及高的安全性。
該研究成果近日在線發表于《先進材料》上。
研究團隊在深刻理解自然界珍珠母層高韌性原理的基礎上，在聚乙烯隔膜表面構建仿珍珠層的“磚泥”有序結構。在受到外力沖擊時，仿珍珠母涂層通過片片滑移的作用有效地擴大受力面積來耗散沖擊的應力，從而有效地保護了隔膜內部孔結構，維持電池內部均勻的鋰離子流。
為了進一步證實珍珠層啟發的隔膜對商業化電池安全性的作用，研究團隊對兩種隔膜組裝的軟包電池進行沖擊試驗。研究團隊還繼續考察了受兩次沖擊后軟包電池的長循環性能，使用仿珍珠母涂層隔膜的軟包電池在超過80個循環中仍顯示出良好的穩定性。
上述研究結果表明，仿珍珠母層隔膜對電池具有良好的保護作用并且可以有效地降低許多安全隱患。該工作提出了構建仿珍珠層增韌隔膜的策略，并從理論模擬和實驗測試上證明其提升鋰電池抗沖擊的能力，這將為今后提升鋰電池的安全性開辟新途徑。
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