新型羥基磷灰石超長納米線基耐高溫電池隔膜具有良好柔韌性和力學強度
新型羥基磷灰石超長納米線基耐高溫電池隔膜具有優異的熱穩定性和耐火性能
採用新型羥基磷灰石超長納米線基耐高溫電池隔膜組裝的全電池具有更高的比容量和更穩定的迴圈性能
採用新型羥基磷灰石超長納米線基耐高溫電池隔膜組裝的電池在150℃高溫環境中能夠保持正常工作狀態並點亮小燈泡
鋰離子電池在攜帶型電子設備如筆記型電腦, 手機, 數位相機等產品中已得到廣泛應用. 電池隔膜是保障電池安全並影響電池性能的關鍵材料, 起著阻止正負電極接觸, 防止電池短路以及傳輸離子的作用; 隔膜的熱穩定性決定著電池工作的耐受溫度區間和電池的安全性. 目前, 商品化的鋰離子電池隔膜主要是聚烯烴類有機隔膜, 優點是價格便宜, 力學性能好, 且具有較好的電化學穩定性; 不足是孔隙率偏低, 對電解液的潤濕性差, 熱穩定性差, 可能導致電池短路, 嚴重時可引發起火或爆炸等事故, 存在安全隱患.
近日, 中國科學院上海矽酸鹽研究所研究員朱英傑帶領的團隊, 與華中科技大學教授胡先羅帶領的團隊合作, 在此前羥基磷灰石超長納米線新型無機耐火紙的研究工作基礎上, 研發出一種新型羥基磷灰石超長納米線基耐高溫鋰離子電池隔膜, 該電池隔膜具有諸多優點, 如柔韌性高, 力學強度好, 孔隙率高, 電解液潤濕和吸附性能優良, 熱穩定性高, 耐高溫, 阻燃耐火, 在700℃的高溫下仍可保持其結構完整性. 採用新型羥基磷灰石超長納米線基耐高溫電池隔膜組裝的電池, 比採用聚丙烯隔膜組裝的電池具有更好的電化學性能, 迴圈穩定性和倍率性能. 更重要的是, 採用羥基磷灰石超長納米線基耐高溫電池隔膜組裝的電池具有優異的熱穩定性, 可耐高溫, 在150℃高溫環境中能夠保持正常工作狀態, 並點亮小燈泡; 採用聚丙烯隔膜組裝的電池在150℃高溫下很快發生短路. 如果採用該新型羥基磷灰石超長納米線基耐高溫電池隔膜, 再匹配可耐高溫的電解液和電極材料, 可進一步大幅提高電池的工作溫度和安全性. 該研究工作對大幅提高鋰離子電池的工作溫度範圍和鋰離子電池的安全性具有重要意義. 預期該新型羥基磷灰石超長納米線基耐高溫電池隔膜還可以應用於多種其它類型的耐高溫電池和儲能體系, 如鈉離子電池, 超級電容器等. 相關研究結果發表在《先進材料》上, 並申請一項發明專利.
研究工作得到國家自然科學基金, 上海市科委, 中科院上海矽酸鹽研究所創新重點項目等的資助.
