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    鋰離子電池隔膜的創新

    新聞報道  News reportage

    鋰離子電池隔膜的創新

    來源:
    發布時間:
    2022/10/12
    瀏覽量

    旭化成公司(Asahi Kasei)的第一個鋰離子電池(LIB)實用原型于1985年在Akira Yoshino博士的指導下制造出來,最值得注意的創新是一種高性能的隔膜,這種隔膜是實現鋰離子電池商業化所需安全性能的非常重要因素。

     

    隔膜是鋰離子電池中最重要的元件之一。位于電池陽極與陰極之間,可以阻止電極之間的物理接觸,同時隔膜可以促進電池中離子的轉移。隔膜故障會引起電池短路,引起熱失控。

     

    根據應用,理想的隔膜應該包括以下特性:

    • 電解質吸收量大

    • 盡可能薄,不增加無用體積

    • 化學和電化學穩定性

    • 適當的均勻孔隙度水平

    • 潤濕性

    • 適宜的阻抗

    • 最佳循環壽命

     

    平衡所有上述特征,制造一種不僅安全、高效且具有成本效益的技術,是一個巨大的挑戰。以下是鋰離子電池隔膜市場在現階段的一些不同技術:

     

    Celgard:電池電動汽車應用的解決方案之一包括使用聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)三層結構。聚丙烯外層不僅提供高溫熔體完整性(HTMI),這是確保安全性的關鍵性能,還可以提供耐氧化性。聚乙烯內層可在熱失控期間快速關閉。

     

    Celgard H1809包括18微米的三層微孔膜(PP/PE/PP),孔隙率為49%。H1809設計用于高能鋰電池系統;尤其是那些需要特殊安全和能量密度優勢的設備。

     

    UBE公司:汽車應用解決方案中,有一種被稱為CPORE的陶瓷涂層隔膜的選擇。CPORE是一種高性能的隔膜涂層,是采用先進分散技術和在隔膜表面的高速且精確涂布技術制成的。

     

    CPORE的厚度區間在13至25微米。無機粒子被用于這些隔膜,以進一步提高其耐熱性,最大限度地減少異常加熱引起的收縮,并阻止電池內部短路,顯著提高鋰離子電池的安全性。

     

    Entek:Entek可提供基于超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的涂層和無涂層的隔膜。產品之一EPH面向便攜式電子設備高放電/充電率應用,如,無線電動工具、草坪和園藝設備、高功率遙控汽車等。EPH隔膜的厚度區間在9至16微米,孔隙率為48%。

     

    Soteria:Soteria的專利技術據稱可消除熱失控的根本原因,隔離了短路,并且使電池在受損后仍能繼續工作。Soteria的無紡布薄膜由芳綸纖維加固,形成一種在存在缺陷或損壞的情況下不會融化或收縮的隔膜。此外,金屬化膜集電器像保險絲一樣燒斷,從而隔離短路,電池的其余部分可以繼續工作。

     

    隔膜有助于鋰離子電池的安全性和可靠性。盡管鋰離子電池在技術的創新和商業化上具有挑戰性,研發工作仍舊非?;钴S。根據Graphical Research的研究,北美鋰離子電池隔膜的復合年增長率(CAGR)到2027年可能會達到16.2%。電池隔膜路線圖看上去非常有前途,而且也有更安全、更好的創新。

     

    中國化學與物理電源行業協會 

    楊柳翻譯

    2022.10.8

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