仿珍珠母层隔膜,可提高锂电池的抗冲击能力。

2020-09-02 16:43 ryder

最近,中国科学技术大学的姚洪斌,倪勇和于树宏教授的研究团队受到珍珠母膜高韧性的启发,提出了一种增强聚烯烃膜冲击韧性的方法。 该小组有效地在聚乙烯隔膜的表面上构建了一层珠光涂层,以有效地保持撞击后隔膜内部的孔结构,从而确保电池充放电期间锂离子的均匀流动。 与使用商用陶瓷隔板的软包装电池相比,使用人造珍珠质膜的软包装电池在受到冲击时显示出小的开路电压变化和更好的循环稳定性以及高安全性。 研究结果于11月6日在线发表在“高级材料”上,标题为耐冲击锂电池的Nacre启发式隔膜涂层。

目前,陶瓷纳米颗粒涂层被广泛用于改善散热性能。 聚烯烃隔膜的稳定性和电解质的润湿性。 但是,应力分析表明,纳米颗粒涂层很难有效地抵抗局部外部冲击的作用,在充电和放电过程中不可避免地会导致锂离子在电池中的流动不均匀,这将导致锂在电极上的沉积不均匀,甚至导致 形成锂树枝状晶体。 基于对天然珍珠母高韧性原理的深刻理解,研究小组在聚乙烯膜表面上构建了一种仿珍珠母的“砖和泥”有序结构。 当受到外力冲击时,珍珠母涂层有效地扩大了受力区域,从而通过片材的滑移消除了冲击应力,从而有效地保护了隔膜的内部孔隙结构并保持均匀的锂离子 流入电池内部。

多孔聚烯烃由于其优异的电化学稳定性而被广泛用作商业锂离子电池隔膜。 聚烯烃隔膜作为电池正负极之间的防短路绝缘层,极大地影响了电池的安全性能。 内部多孔结构有利于锂离子在充电和放电过程中通过电池,但同时也会导致隔板的机械性能较差。 尤其是当隔膜受到局部外部冲击时,其内部孔结构将不可避免地引起变形并引起破裂和部分孔封闭,从而影响锂电池的性能和安全性。  
 
为了进一步确认采用珍珠母质的隔膜对商用电池安全性的影响,研究小组对装有两种隔膜的软包装电池进行了打孔。命中测试。 与使用市售纳米颗粒涂层隔板的软包装电池相比,使用珍珠母隔板的软包装电池显示出更低的瞬时开路电压变化和更快的电压恢复(图2a,b)。 研究团队还继续研究了两次撞击后软包装电池的长期使用性能。 使用仿珍珠母涂层隔离膜的软包装电池在80个循环中仍显示出良好的稳定性(图2c)。 以上研究结果表明,珍珠母隔板对电池具有良好的保护作用,可以有效降低许多安全隐患。  
 
这项工作提出了一种构建类似珍珠质的增韧隔膜的策略,并通过理论模拟和实验测试证明了其改善锂电池抗冲击性的能力,这将为提高锂电池的安全性开辟新途径。 未来的锂电池。 道路。  
 
本文的共同第一作者是中国科学技术大学化学与材料科学学院应用化学系的硕士生宋永辉,以及中国科学技术大学的博士生吴开进。 现代力学系。 该研究得到了科技部,中国国家自然科学基金,中国科学院和国家同步辐射国家实验室的支持。

声明: 本站所发布文章,均来自于互联网,不代表本站观点,如有侵权,请联系删除  微信:13544194141

   声明: 本站所发布文章,部分图片和内容自于互联网,如有侵权,请联系删除  微信:13544194141
用手机扫描二维码关闭
二维码