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超薄型高安全快速充放电锂电池隔膜的功能化技术

来源:    发布时间: 2021-09-08    点击量:

成果简介

湿法涂层隔膜的开发存在两个工艺问题,一是溶剂萃取带来的环境污染问题(间接带来加工成本难题),二是涂层结构增加了隔膜的厚度(通常会增加15—20%的隔膜厚度),降低了孔隙率,影响了隔膜的电化学性能和锂电池体积。

磁控沉积技术相比现有的电池隔膜涂层法技术,具有功能层厚度薄(其厚度可以从现有的6um降低到200nm),电池内阻小、比容量大等优点,并且安全性能相比涂覆技术有显著提升,是未来湿法锂离子电池隔膜功能化的技术趋势(更适用于电动汽车的高能量密度和快速充放电场景)。

借助上述技术,在湿法PP膜表面溅射纳米Al2O3和AlF3结构层(厚度为200-500nm,远小于湿法涂层的3-5μm),借助纳米Al2O3的对电解液的亲和性、无机陶瓷的力学稳定等特性,显著提高干法拉伸隔膜的性能; 构建掺杂型(AlF3形态存在,富含路易斯酸性Al3+)陶瓷纳米镀层,在提高隔膜的力学、电化学、热稳定等性能的基础上,利用AlF3的强路易斯酸性特征抑制电解液正向分解反应的进程,缓解或避免电解液分解反应的发生,从而进一步提升高能量密度锂离子电池的安全性和循环性能.

上述技术相比涂覆技术,成本基本相当,但性能提升明显。

图片2

图1: 隔膜表面功能化结构

图2: 连续加工示意图

核心技术

1. 湿法隔膜表面磁控沉积功能化加工技术。

2. 高安全锂电隔膜的功能化技术。

技术指标

1. 聚烯烃多孔膜表面形成纳米陶瓷结构(含Al2O3,AlF3);

2. 对于PP湿法拉伸膜耐热性能提高+10oC,热收缩现象减少(150oC时小于5%);

3. 隔膜厚度增加值小于1μm;

4. 镀膜前后,隔膜孔隙率降低不高于5%。

相关专利

1. 一种锂硫电池用高性能复合隔膜及其制备方法(2017111023320)

2. 一种采用磁控溅射技术在织物表面制备纳米薄膜实现结构色的方法(201610306424X)

 

联系人:黄锋林    电话:13771002347

邮  箱:flhuang@jiangnan.edu.cn