高安全性功能锂电池陶瓷涂覆隔膜逆势而生

来源：存能电气  日期：2020-03-10 09:52  浏览量：次

高安全性功能锂电池陶瓷涂覆隔膜逆势而生。锂电池能量继续提升的途径是通过结构设计、集成技术来实现，但是这样会造成隔膜机械强度降低的问题，容易发生热失控，降低电池的安全性。通过陶瓷隔膜来提高安全性，打造安全芯。把陶瓷隔膜纳米颗粒涂覆在隔膜上，可以增加隔膜强度。

高安全性功能锂电池陶瓷涂覆隔膜逆势而生

锂电池已成为目前市场上储能设备的主流，作为“第三电极”的隔膜是锂离子电池中重要的组成部分。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性。

传统的隔膜材料使用的是聚烯烃，其具有稳定的化学性能和较强的机械性能，易于连续化大规模生产，但是其热稳定性低、对电解液亲和性不足，这些都制约了其长远发展。面对三元材料在动力电池中大量应用，锂电池能量密度不断提高，安全问题愈发重要，将超细氧化铝粉末涂覆在传统有机隔膜表面的新技术蓬勃发展。

利用仿生材料——聚多巴胺对陶瓷涂覆隔膜进行进一步的功能化修饰，设计开发出的一种具备高安全特性的隔膜材料。利用多巴胺的自氧化聚合反应，将陶瓷涂覆隔膜在多巴胺溶液中过夜浸泡之后，聚多巴胺在陶瓷涂层和聚烯烃基膜形成连续完整的成膜包覆层，使得陶瓷层和基膜成为一个整体。

陶瓷涂覆隔膜具有以下优点

1.可提升锂电池隔膜的热稳定性、改善其机械强度，防止隔膜收缩而导致的正负极大面积接触；

2.能提高其耐刺穿能力，防止电池长期循环锂枝晶刺穿隔膜引发的短路，并能中和电解液中少量的HF，防止电池气胀；

3.陶瓷涂层的孔隙率大于隔膜的孔隙率，有利于增强隔膜的保液性和浸润性，从而延长电池循环寿命。

陶瓷涂覆技术已成为高安全、高性能隔膜的选择。从特性需求来看，为在更高的工作电压避免聚乙烯发生裂解，使用外层PP、陶瓷涂覆或外覆高温层是比较安全的选择；要实现更长的循环寿命、高倍率充放电及煞车回充，适当孔径、低曲折度、高透气度是隔膜应当考虑的因素；为提升安全性和使用寿命，隔膜应满足关断功能、避免热爆走、尺寸稳定性等条件。

根据国家产业政策，对提高锂电池的能量比重提出了很大要求，但是长期以来，锂电池存在能量密度越高，其安全性越低的科学顽疾，而纳米陶瓷隔膜技术的出现打破了这个魔咒，打造出了使锂电池不怕刺、不怕摔、不拍折的“安全芯”，在这个急需突破现有技术瓶颈的关键时期，无疑为整个动力电池业注入一支强心剂。

在迎来锂电池大爆发的同时，隔膜行业风生水起，低端隔膜已经进入竞争红海。湿法+涂覆隔膜是国内企业迈向高端隔膜的主流方向之一。陶瓷涂覆是一个涉及基膜选择、高精度涂布设备、陶瓷颗粒选择、工艺参数控制以及电池系统研究的系统工程，只有经过严格的验证和试验才能保障获得理想的涂覆效果。