中国团队研发出耐高温电池隔膜制备新工艺 助力提升锂电池安全性

中国团队研发出耐高温电池隔膜制备新工艺 助力提升锂电池安全性

近年来，随着新能源汽车和便携式电子设备的快速发展，锂电池的安全性问题日益受到关注。中国科学院近代物理研究所近日宣布，其材料研究中心科研团队成功研发出一种新型耐高温电池隔膜制备工艺，有望大幅提升锂电池的安全性能。

本次研究的聚酰亚胺离子径迹膜(左侧)和传统多孔隔膜(右侧)的安全特性示意图。中国科学院近代物理研究所/供图

这项重要研究成果已发表在国际知名学术期刊《美国化学学会纳米期刊》(ACS Nano)上，论文第一作者和通讯作者均来自中国科学院近代物理研究所。

研究背景与挑战

锂电池在充电过程中可能因骤发高温而存在安全隐患，尤其是在追求更高能量密度的同时，如何确保电池安全性成为业界关注的焦点。目前商用锂离子电池的能量密度可达300瓦时每千克，并有望进一步提升。然而，传统聚烯烃隔膜存在热稳定性差、孔隙结构不均一等问题，在高温下容易收缩并引发电池内部短路和热失控。

创新突破：聚酰亚胺耐高温隔膜

针对上述问题，研究团队将目光投向了聚酰亚胺材料。聚酰亚胺具有优异的热稳定性、高机械强度和良好的化学稳定性，被视为高安全性隔膜的理想选择。研究团队依托兰州重离子加速器，开发出基于离子径迹技术的耐高温聚酰亚胺隔膜制备新工艺。

新工艺优势

新制备的聚酰亚胺隔膜相较于传统聚烯烃隔膜具有显著优势：

• 机械强度高达150.6兆帕
• 耐高温性能卓越（450摄氏度下结构不收缩）
• 孔径分布窄（孔径标准差<6%）
• 孔道结构垂直排列（迂曲度为1）

应用效果

实验结果显示，在3毫安每平方厘米的条件下，使用聚酰亚胺耐高温隔膜的锂/锂对称电池可稳定循环1200小时，且在锂金属电极表面实现均匀、致密的锂沉积，表明其具有优异的锂枝晶抑制能力。此外，使用该隔膜的磷酸铁锂软包电池在常温下可稳定循环1000次，容量保持率为73.25%，并表现出优异的高温性能，可在150摄氏度的环境温度下正常工作。

本次研究的磷酸铁锂软包电池的长循环性能对照。中国科学院近代物理研究所/供图

未来展望

研究团队表示，这一最新研究成果为开发可靠的耐高温高性能锂离子电池隔膜和工艺提供了新思路，将成为提高锂离子电池安全性的有效途径和手段之一。

本文原文来自中国新闻网