中科院寧波材料所鋰離子電池用電解質(zhì)膜研究取得進(jìn)展
2014-04-18 18:53:45
admin
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據(jù)中國(guó)科學(xué)院網(wǎng)2012年3月8日訊 由于具有功率密度高、自放電率低、無(wú)記憶效應(yīng)和放電電壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，鋰離子電池已逐步成為動(dòng)力電池的主要選擇。隔膜和電解液是鋰離子電池的兩個(gè)關(guān)鍵組件，目前商業(yè)上多使用PP/PE隔膜和有機(jī)電解液。然而，電池的大功率輸出性能和安全性方面的需求對(duì)目前商用隔膜和電解液提出了重大挑戰(zhàn)。在大功率放電過(guò)程中，局部溫度達(dá)到100左右就會(huì)引起負(fù)極固體電解質(zhì)界面保護(hù)膜分解并釋放熱量，使電池升溫引發(fā)有機(jī)電解液等物質(zhì)的分解和隔膜的融化，導(dǎo)致正負(fù)極直接反應(yīng)甚至爆炸?；谝簯B(tài)電解質(zhì)的電化學(xué)器件還存在電解質(zhì)易泄漏、比能量低、易腐蝕電極材料、設(shè)計(jì)組裝困難等缺點(diǎn)。開(kāi)發(fā)基于凝膠聚合物鋰離子電解質(zhì)膜電化學(xué)器件，避免使用可自由流動(dòng)的電解質(zhì)溶液，克服液態(tài)電解質(zhì)體系的缺點(diǎn)，是提高鋰電池的比能量和安全性能一個(gè)趨勢(shì)。
中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所高分子與復(fù)合材料事業(yè)部功能膜團(tuán)隊(duì)在薛立新研究員和陶慷副研究員的帶領(lǐng)下，通過(guò)大量試驗(yàn)研究，在離子液體型凝膠聚合物電解質(zhì)的制備上取得重要進(jìn)展。項(xiàng)目組制備的離子液體型凝膠聚合物電解質(zhì)不但充放電循環(huán)性能穩(wěn)定（如圖1），在常溫下充放電測(cè)試中幾乎沒(méi)有觀察到容量衰減，且在高溫循環(huán)性能比目前商用隔膜/商用電解液體系更為優(yōu)越。在80℃下充放電循環(huán)中，商用體系在第5次循環(huán)時(shí)就已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)充放電容量衰減，至第11次時(shí)放電容量已經(jīng)衰減至80mAh/g。而凝膠聚合物電解質(zhì)在該溫度下循環(huán)穩(wěn)定，一直保持在140mAh/g以上，有效地提高了鋰離子電池安全性能。這種新型的凝膠電解質(zhì)體系由于采用了具有良好熱和化學(xué)穩(wěn)定性、較寬電化學(xué)窗口、高導(dǎo)電率、低蒸氣壓的增塑體系，表現(xiàn)出了良好的性能。
上述研究結(jié)果已獲國(guó)家授權(quán)發(fā)明專利1項(xiàng)，正在申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利2項(xiàng)。目前正進(jìn)一步向產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)過(guò)程之中。
圖1. 常溫充放電循環(huán)曲線
圖2. 高溫（80℃）充放電循環(huán)曲線