简介
锂离子电池是支撑新能源及节能、电动汽车、智能电网等新兴产业的重要电源。作为锂离子电池的四大关键材料之一的隔膜是隔离正负电极、防止电池内部短路,实现锂离子自由通过的多孔薄膜材料,直接影响着电池的安全性和电化学性能。实际上,锂离子电池80%以上的热失控(发热、冒烟、起火、爆炸等)是由电池自身的内部短路引起,主要原因是由隔膜材料决定的。现行的聚烯烃微孔膜虽具有保证锂离子电池安全性所必需的热关闭功能,但高温尺寸稳定性差,不能十分地满足大型锂离子动力电池对隔膜提出的更高要求。研发高温尺寸稳定的隔膜材料,是整个大型动力锂离子电池行业发展的重大需求。 "高安全陶瓷隔膜及其在动力锂离子电池中的应用”项目是在国家科技部国家高技术研究发展计划(863计划)重大项目(高安全性动力电池用功能隔膜的技术开发,2012AA110404)和中航工业集团的支持下首次在国内实施完成。本项目发明了对保证锂离子电池安全性最为重要的、高温尺寸稳定的新型功能性陶瓷隔膜,并实现了大规模的产业化,相关产品的技术指标达到甚至超过国际领先水平。项目累计申请中国专利18项(其中8项已获授权),形成了完整的、具有自己知识产权的技术体系。
主要发明内容包括,发明了表面高分子材料改性的无机陶瓷材料与传统聚烯烃隔膜复合的陶瓷隔膜材料(CN103035866B),显著改善了隔膜的高温维度稳定性,大幅度地提高了动力锂离子电池的安全性,打破了国外的技术垄断;发明了具有热关闭功能的高耐温性的无纺布基隔膜,使无纺布基隔膜在锂离子电池上的应用成为可能(CN104600233A);发明了具有功能化结构单元或成分单元的陶瓷粉体涂覆材料,在改善电池安全特性的同时,可进一步提高电池的电化学性能(CN103035866B;CN104466062A);发明了一种陶瓷涂覆隔膜性能的检测方法(CN103335929A);根据大规模量产的需要,项目还申请了与装备相关的5项实用新型专利,发明了适于大规模量产的涂料配方、工艺路线和设备等,这些专利都已在项目建成的300万/年陶瓷涂覆功能隔膜示范线上进行了应用(ZL202909913U:ZL203481326U;ZL203469554U;ZL203760549U;ZL203935991U)。专利体系涵盖了陶瓷涂覆隔膜的生产、应用及检测等各个环节,形成了完整的专利体系。基于以上发明的应用和成果转化,该项目完成了我国第一条完全采用国产技术的水基单面涂布陶瓷隔膜生产线。