高安全性功能鋰電池陶瓷涂覆隔膜逆勢而生

來源：存能電氣  日期：2020-03-10 09:52  瀏覽量：次

高安全性功能鋰電池陶瓷涂覆隔膜逆勢而生。鋰電池能量繼續提升的途徑是通過結構設計、集成技術來實現，但是這樣會造成隔膜機械強度降低的問題，容易發生熱失控，降低電池的安全性。通過陶瓷隔膜來提高安全性，打造安全芯。把陶瓷隔膜納米顆粒涂覆在隔膜上，可以增加隔膜強度。

高安全性功能鋰電池陶瓷涂覆隔膜逆勢而生

鋰電池已成為目前市場上儲能設備的主流，作為“第三電極”的隔膜是鋰離子電池中重要的組成部分。隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質離子通過的功能。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環以及安全性能等特性。

傳統的隔膜材料使用的是聚烯烴，其具有穩定的化學性能和較強的機械性能，易于連續化大規模生產，但是其熱穩定性低、對電解液親和性不足，這些都制約了其長遠發展。面對三元材料在動力電池中大量應用，鋰電池能量密度不斷提高，安全問題愈發重要，將超細氧化鋁粉末涂覆在傳統有機隔膜表面的新技術蓬勃發展。

利用仿生材料——聚多巴胺對陶瓷涂覆隔膜進行進一步的功能化修飾，設計開發出的一種具備高安全特性的隔膜材料。利用多巴胺的自氧化聚合反應，將陶瓷涂覆隔膜在多巴胺溶液中過夜浸泡之后，聚多巴胺在陶瓷涂層和聚烯烴基膜形成連續完整的成膜包覆層，使得陶瓷層和基膜成為一個整體。

陶瓷涂覆隔膜具有以下優點

1.可提升鋰電池隔膜的熱穩定性、改善其機械強度，防止隔膜收縮而導致的正負極大面積接觸；

2.能提高其耐刺穿能力，防止電池長期循環鋰枝晶刺穿隔膜引發的短路，并能中和電解液中少量的HF，防止電池氣脹；

3.陶瓷涂層的孔隙率大于隔膜的孔隙率，有利于增強隔膜的保液性和浸潤性，從而延長電池循環壽命。

陶瓷涂覆技術已成為高安全、高性能隔膜的選擇。從特性需求來看，為在更高的工作電壓避免聚乙烯發生裂解，使用外層PP、陶瓷涂覆或外覆高溫層是比較安全的選擇；要實現更長的循環壽命、高倍率充放電及煞車回充，適當孔徑、低曲折度、高透氣度是隔膜應當考慮的因素；為提升安全性和使用壽命，隔膜應滿足關斷功能、避免熱爆走、尺寸穩定性等條件。

根據國家產業政策，對提高鋰電池的能量比重提出了很大要求，但是長期以來，鋰電池存在能量密度越高，其安全性越低的科學頑疾，而納米陶瓷隔膜技術的出現打破了這個魔咒，打造出了使鋰電池不怕刺、不怕摔、不拍折的“安全芯”，在這個急需突破現有技術瓶頸的關鍵時期，無疑為整個動力電池業注入一支強心劑。

在迎來鋰電池大爆發的同時，隔膜行業風生水起，低端隔膜已經進入競爭紅海。濕法+涂覆隔膜是國內企業邁向高端隔膜的主流方向之一。陶瓷涂覆是一個涉及基膜選擇、高精度涂布設備、陶瓷顆粒選擇、工藝參數控制以及電池系統研究的系統工程，只有經過嚴格的驗證和試驗才能保障獲得理想的涂覆效果。