国家拥有锂离子电池聚合物隔膜的生产技术和相应的规模化产业。我国在锂离子电池隔膜的研究与开发方面起步较晚,锂离子电池隔膜仍然主要依赖进口,这样导致市场价格高居不下,隔膜的平均价格在8~15元/m2,其成本约占到了整个电池成本的1/3。现有的聚烯烃隔膜生产工艺可按照干法和湿法分为两大类,湿法生产工艺复杂,但是隔膜的孔隙率较大,吸收电解液的能力较干法隔膜强;干法隔膜的优点在于生产工艺简单,较容易实现宽幅生产,生产效率较高。为了追求高的能量密度,电池生产企业希望隔膜的厚度越薄越好,通常隔膜的厚度为25μm,现在很多厂家要求提供20μm 甚至16μm 的隔膜。与此相反,在电动自行车和电动汽车等所使用的动力电池方面,由于需要多个电芯的串并联使用,存在潜在的爆炸危险,隔膜的安全性相当重要,因此,现在市场上对厚度为40μm的聚丙烯隔膜需求量日益增加。但无论聚乙烯、聚丙烯还是其他热塑性高分子材料,在接近熔点时均会因熔化而收缩变形,给动力电池的安全性带来潜在隐患。国外某化学制品公司结合有机物的柔性和无机物良好热稳定性的特点,提出一种在无纺布表面复合无机陶瓷氧化物涂层的方法,制备出了有机底膜/无机涂层复合的锂离子电池隔膜;在电池充放电过程中,即使有机底膜发生熔化,无机涂层仍然能 够保持隔膜的完整性,可以防止大面积正/负极短路现象的出现,这种有机/无机复合的隔膜为解决大功率电池的安全性问题提供了可行的解决方案,将是国内未来锂离子动力电池隔膜的一个重要发展方向。图3和图4分别是无纺布基体和隔膜的SE M 对比。 三、电动汽车用动力电池 中国国家高技术研究发展计划(863计划)现代交通技术领域“节能与新能源汽车”重大项目已于2008年7月启动,项目中一个重点方向就是研制开发高功率型和高能量型锂离子动力蓄电池及蓄电池系统,同时提出了锂离子动力电池的技术要求。以E V 为例,表1为中国国家科技部对纯电动车用锂离子电池在2010年底之前的技术指标要求。 从表1中可以看出,与美国USAB C的指标相比较,我国电池的能量密度要求较高,长期能量密度的指标达到200W h /kg ,另外,对电池使用温度的要求最高提到了-40~+85℃。从国家科技部的技术要求可以看出,产业化动力电池的能量密度也已经提到了120W h /kg ,使用温度范围提到了-25~60℃。国家863项目同时也提出了对新型锂离子动力蓄电池的一些具体要求,如在安全性、功率及能量方面有较大突破,其中高功率型锂离子蓄电池功率密度≥3000W /kg ,高能量型锂离子蓄电池≥200W h /kg 。以上这些技术要求基本接近了美国U SAB C的长远要求。 针对以上国内外的动力电池技术要求,对于电池材料以及电池的设计都提出了较高要求。在未来锂离子动力电池的材料体系研究方面,必须注重安全性、能量密度、寿命、成本4个主要指标。 多年来我们的实验数据证明,当电池的总能量达到一定值时,电池正极材料体系已经不能主导电池的安全性,而电池的安全性与负极材料、隔膜、电解液以及电池内部结构等的关系则更加密切,因此,电池安全性方面需要考虑电池体系的总体设计,而并非单独考虑正极材料,尤其对于大容量动力电池,隔膜及电解液的应用尤为关键。鉴于传统的PP/PE 隔膜已经不能完全满足动力电池的安全性要求,目前国内外的研究机构以及隔膜企业都已经在致力于提高隔膜的热稳定性和安全性,以满足动力电池的要求,并通过电解液的各种阻燃及防过充添加剂的研究来提高动力电池的热失控点,从而进一步改善电
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