中新網北京11月10日電 一段時間以來，鋰電池因充電過程中可能驟發高溫而存在安全隱患以及如何解決的問題，備受關注。
記者11月10日從中國科學院近代物理研究所獲悉，該所材料研究中心科研團隊與蘭州大學、先進能源科學與技術廣東省實驗室等相關團隊合作，依託大科學裝置蘭州重離子加速器，最近利用離子徑跡技術研究開發出用於高效能鋰離子電池的聚醯亞胺耐高溫隔膜製備新工藝，將助力提升鋰電池及其充電的安全性。
本次研究的聚醯亞胺離子徑跡膜(左側)和傳統多孔隔膜(右側)的安全特性示意圖。中國科學院近代物理研究所/供圖
這項鋰電池材料領域重要研究進展成果論文，近日在專業學術刊物《美國化學學會奈米期刊》(ACS Nano)上發表，論文第一作者和通訊作者均來自中國科學院近代物理研究所。
他們介紹說，隔膜作為鋰離子電池的關鍵部件之一，具有隔絕正負極和傳導鋰離子的功能，對電池的安全性至關重要。目前，商用鋰離子電池的能量密度可達300瓦時每千克，並有望進一步得到提升。然而，在追求鋰離子電池更高能量密度的同時，安全性問題不容忽視。傳統聚烯烴隔膜熱穩定性差，孔隙結構不均一，在高溫下容易收縮並造成電池內部短路和引發熱失控。
聚醯亞胺因熱穩定性優異、機械強度高、化學穩定性良好被視為是高安全性隔膜的理想選擇。因此，針對聚醯亞胺開展深入研究，開發具有均一孔道結構的聚醯亞胺隔膜並實現可控制備，對於充分發揮隔膜在提高電池安全性方面的作用十分重要。
在本項研究中，中國科學院近代物理研究所科研團隊和合作者一起，依託蘭州重離子加速器開發出基於離子徑跡技術的耐高溫聚醯亞胺隔膜製備新工藝，所製備的隔膜相較於傳統聚烯烴隔膜優勢明顯，其機械強度高達150.6兆帕，耐高溫效能卓越(450攝氏度下結構不收縮)，孔徑分佈窄(孔徑標準差＜6%)，孔道結構垂直排列(迂曲度為1)。
科研團隊指出，在3毫安每平方釐米的條件下，使用聚醯亞胺耐高溫隔膜的鋰/鋰對稱電池可穩定迴圈1200小時，且在鋰金屬電極表面實現均勻、緻密的鋰沉積，表明其具有優異的鋰枝晶抑制能力。此外，使用該隔膜的磷酸鐵鋰軟包電池在常溫下可穩定迴圈1000次，容量保持率為73.25%，並表現出優異的高溫效能，可在150攝氏度的環境溫度下正常工作。
本次研究的磷酸鐵鋰軟包電池的長迴圈效能對照。中國科學院近代物理研究所/供圖
科研團隊表示，他們最新發表的研究成果，為開發可靠的具有耐高溫高效能鋰離子電池隔膜和工藝提供了新思路，將成為提高鋰離子電池安全性的有效途徑和手段之一。(中國團隊研發出耐高溫電池隔膜製備新工藝 助力提升鋰電池安全性)
