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中國科大仿珍珠提升鋰電池抗沖擊性能
時(shí)間:2019-12-16 10:57來源:中國新聞網(wǎng) 作者:楊凡,吳蘭
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商業(yè)陶瓷納米顆粒涂層隔膜和仿珍珠母層隔膜受到?jīng)_擊后的應(yīng)力分析。（中國科大供圖）
記者近日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉：該�？蒲袌F(tuán)隊(duì)受珍珠層具有高韌性的啟發(fā)，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(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性而被廣泛地用做商業(yè)化鋰離子電池隔膜，作為電池正負(fù)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(dāng)隔膜受到外部的局部沖擊時(shí)。
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)姚宏斌教授、倪勇教授和俞書宏教授研究團(tuán)隊(duì)受珍珠層具有高韌性的啟發(fā)，提出了一種強(qiáng)化聚烯烴隔膜抗沖擊韌性的方法。該團(tuán)隊(duì)通過在聚乙烯隔膜表面構(gòu)建仿珍珠層涂層，有效地維持了沖擊后隔膜內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，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(yè)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(shí)表現(xiàn)出較小的開路電壓變化和較好的循環(huán)穩(wěn)定性以及高的安全性。
該研究成果近日在線發(fā)表于《先進(jìn)材料》上。
研究團(tuán)隊(duì)在深刻理解自然界珍珠母層高韌性原理的基礎(chǔ)上，在聚乙烯隔膜表面構(gòu)建仿珍珠層的“磚泥”有序結(jié)構(gòu)。在受到外力沖擊時(shí)，仿珍珠母涂層通過片片滑移的作用有效地?cái)U(kuò)大受力面積來耗散沖擊的應(yīng)力，從而有效地保護(hù)了隔膜內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，維持電池內(nèi)部均勻的鋰離子流。
為了進(jìn)一步證實(shí)珍珠層啟發(fā)的隔膜對商業(yè)化電池安全性的作用，研究團(tuán)隊(duì)對兩種隔膜組裝的軟包電池進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。研究團(tuán)隊(duì)還繼續(xù)考察了受兩次沖擊后軟包電池的長循環(huán)性能，使用仿珍珠母涂層隔膜的軟包電池在超過80個(gè)循環(huán)中仍顯示出良好的穩(wěn)定性。
上述研究結(jié)果表明，仿珍珠母層隔膜對電池具有良好的保護(hù)作用并且可以有效地降低許多安全隱患。該工作提出了構(gòu)建仿珍珠層增韌隔膜的策略，并從理論模擬和實(shí)驗(yàn)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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