中科院寧波材料所鋰離子電池用電解質膜研究取得進展
2014-04-18 18:53:45
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據中國科學院網2012年3月8日訊 由于具有功率密度高、自放電率低、無記憶效應和放電電壓穩定等優點，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鍵組件，目前商業上多使用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。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界面保護膜分解并釋放熱量，使電池升溫引發有機電解液等物質的分解和隔膜的融化，導致正負極直接反應甚至爆炸。基于液態電解質的電化學器件還存在電解質易泄漏、比能量低、易腐蝕電極材料、設計組裝困難等缺點。開發基于凝膠聚合物鋰離子電解質膜電化學器件，避免使用可自由流動的電解質溶液，克服液態電解質體系的缺點，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與工程研究所高分子與復合材料事業部功能膜團隊在薛立新研究員和陶慷副研究員的帶領下，通過大量試驗研究，在離子液體型凝膠聚合物電解質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不但充放電循環性能穩定（如圖1），在常溫下充放電測試中幾乎沒有觀察到容量衰減，且在高溫循環性能比目前商用隔膜/商用電解液體系更為優越。在80℃下充放電循環中，商用體系在第5次循環時就已經開始出現充放電容量衰減，至第11次時放電容量已經衰減至80mAh/g。而凝膠聚合物電解質在該溫度下循環穩定，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體系由于采用了具有良好熱和化學穩定性、較寬電化學窗口、高導電率、低蒸氣壓的增塑體系，表現出了良好的性能。
上述研究結果已獲國家授權發明專利1項，正在申請國家發明專利2項。目前正進一步向產業化推進過程之中。
圖1. 常溫充放電循環曲線
圖2. 高溫（80℃）充放電循環曲線