中科院寧波材料所鋰離子電池用電解質(zhì)膜研究取得進展
2014-04-18 18:53:45
admin
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據(jù)中國科學(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、無記憶效應(yīng)和放電電壓穩(wěn)定等優(yōu)點，鋰離子電池已逐步成為動力電池的主要選擇。隔膜和電解液是鋰離子電池的兩個關(guān)鍵組件，目前商業(yè)上多使用PP/PE隔膜和有機電解液。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)。在大功率放電過程中，局部溫度達到100左右就會引起負極固體電解質(zhì)界面保護膜分解并釋放熱量，使電池升溫引發(fā)有機電解液等物質(zhì)的分解和隔膜的融化，導(dǎo)致正負極直接反應(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)計組裝困難等缺點。開發(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的電解質(zhì)溶液，克服液態(tài)電解質(zhì)體系的缺點，是提高鋰電池的比能量和安全性能一個趨勢。
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)部功能膜團隊在薛立新研究員和陶慷副研究員的帶領(lǐng)下，通過大量試驗研究，在離子液體型凝膠聚合物電解質(zhì)的制備上取得重要進展。項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），在常溫下充放電測試中幾乎沒有觀察到容量衰減，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)時就已經(jīng)開始出現(xiàn)充放電容量衰減，至第11次時放電容量已經(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)果已獲國家授權(quán)發(fā)明專利1項，正在申請國家發(fā)明專利2項。目前正進一步向產(chǎn)業(yè)化推進過程之中。
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