中科院宁波材料所在新型离子导体涂层隔膜方面取得进展
近年来，锂离子电池成为现阶段新能源电动汽车市场中占据绝对统治地位的动力电池，发展速度极快。随着市场对于锂电池能量密度的要求越来越高，锂电池的安全性问题也显得愈发突出。连续发生的电动汽车着火爆炸的事故说明锂电池本身的安全性对于汽车来说是非常重要的。可以说，锂电池的安全性能是制约电动汽车进一步发展的重要瓶颈。
隔膜作为锂电池的关键材料之一，其热稳定性与锂电池的热安全性能息息相关。高安全性隔膜要求具有良好的热尺寸稳定性，在一定的高温环境下无明显形变，具有较好的热闭孔性能且能保持良好的机械强度以避免电池内部短路，从而抑制电池的燃烧爆炸。在各类隔膜中，具有优异耐热性的陶瓷隔膜近几年成为动力锂电池的首选。陶瓷涂层的引入可以有效提高隔膜的热收缩温度，阻隔电池内部的热扩散，抑制某些热失控点扩大形成整体热失控，进而提高电池的安全性能。该类隔膜制备工艺相对简单，易于大规模生产和使用。
传统陶瓷隔膜中所使用的陶瓷材料为惰性无机纳米粒子，如Al2O3、AlOOH、BaSO4等。前期研究发现，尽管陶瓷涂层能有效提高隔膜的热稳定性，提高电池的安全性，但是对锂电池电化学性能贡献较小。基于此，刘兆平研究员所领导的动力锂电池研究团队创新性地提出采用具有锂离子活性的陶瓷材料取代传统惰性陶瓷材料制备陶瓷涂层，并与聚烯烃类隔膜复合制备了具有本体锂离子传导能力的新型离子导体涂层隔膜。研究发现，除了能够有效保证隔膜的热稳定性，该类隔膜在锂电池中可进一步实现锂补偿，并基于固液双电解质的传导效应赋予锂电池更为优异的倍率性能（如图1）。该技术申请了中国发明专利201410284617.0, 201510042214.X, 201510042292.X，研究成果发表在Journal of Power Sources 2015, 273, 389-395。为了加快该创新技术的应用进程，研究团队对该项技术进行了中试放大研究。通过不断优化配方、调整工艺参数实现了新型离子导体涂层隔膜的连续制备。制备工艺过程如图2所示。
上述研究工作得到了中科院重点部署项目（Grant No. KGZD-EW-202-4）、宁波市科技创新团队(Grant No. 2012B82001)、国家自然科学基金（Grant No. 51403227）和中国博士后科学基金（Grant No. 2014M551781）等项目的支持。
图1 新型离子导体涂层隔膜原理及其润湿性和电化学特性
图2 新型离子导体涂层隔膜的连续制备流程
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