微宏动力仝志明：超耐温芳纶隔膜如何解决高能量密度电池的安全问题
11月11日，在2017全球未来出行高层论坛上，微宏动力系统（湖州）有限公司事业部总经理 仝志明在主题峰会上发表题为“超耐温芳纶隔膜如何解决高能量密度电池的安全问题”的主题演讲，内容实录如下：
微宏动力系统（湖州）有限公司事业部总经理 仝志明
动力电池安全一直在这个行业中受到非常高的关注。
随着科技的发展，大家希望汽车跑的越来越远，意味着电池的能量密度要越做越高，国家科技部提出了一系列目标，比如说250Wh/kg，或者是300-350Wh/kg。
随着电池能量密度的提高，目前所用锂离子电池的材料体系稳定性变的越来越差，安全就会变得越来越严峻。
因为在汽车工业上安全问题是一个头等大事，汽车涉及到一个召回的问题，各个企业在这方面投入了很多的精力，希望可以解决高能量密度电池的安全性问题。
来自欧洲的某汽车公司，向电池供应商提出了一系列要求，比如说电池性能、电池安全性指标有很多非常详细的要求，这里列出了三项——
第一，针刺，有一个具体的参数指标，这个指标能够让密度到250Wh/kg；
第二，热箱，要在80度下老化16小时，升到120度放七个小时，再升到150度2个小时；
第三，过充，有一系列要求。
仝志明说道：“这些要求给研发人员带来非常大的困扰，大家琢磨了很多方法，既要满足电池的性能，同时又要满足安全性的指标，这是非常有挑战性的。”
科学家们研究了很多为什么的问题，但是解决这些问题确实很困难。实际上有一个都想到的方式就是所有的失控很多时候是发生在正负极短路迅速产生高温，进而引发一系列化学反应，最直接的解决方案就是把隔膜做得耐高温。
现在隔膜最常见的干法、湿法都是以聚乙烯材料为基础的，除了这些还有耐高温的隔膜在各个公司、实验室中开发，列出其中几项：
第一，在聚乙烯隔膜上涂陶瓷；
第二，日本也有这样的产品，在聚乙烯涂一个耐温材料，比如说芳纶；
第三，一些耐温比较好的其他材料涂陶瓷；
第四，就是就是以芳纶为基材做的隔膜。
如果隔膜150度伸缩10%，假如150度两小时，隔膜收缩会使原来作为绝缘屏障隔膜尺寸缩小到基片之内，导致正负极基片接触，这样高能量密度电池安全测试很难通过，如果隔膜耐温越高，无论针刺还是热箱、过充测试上安全性表现应该会好一些。
这些耐高温的隔膜各有各的有点，也各有各的缺点，举一个小的例子，比如说很多耐高温的材料，做隔膜的时候用静电纺丝工艺，在电池上的应用有一些其他问题，比如说自放电比较大或者必须做到厚一点。
调研这么多的材料以后，综合评估下来，芳纶材料在无机固态电池出现之前是解决锂离子电池安全性最好的选择。
在被加热的时候，芳纶隔膜250度的时候收缩1%，300度的时候收缩不超过2%，耐温性是相当不错的。
在隔膜被穿刺的时候可能发生什么，科学家做了非常多的详细研究，比如说穿刺的时候由于局部短路，金属针表面发生什么，做了很多研究，这个过程不是完全可控的过程，因为针扎下去一瞬间每一次表现不完全一样。
小结一下，芳纶材料在隔膜上的耐温性非常好，但是制膜的过程，用的是类似于湿法，250度下收缩小于1%，使用811正级材料的情况下，热箱和针刺测试可以重复性通过，效果比较好。
运营：Carl
来源：盖世汽车
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