日本東麗公司開發鋰金屬電池無孔隔膜 可抑制鋰枝晶生長

2020-12-06 騰訊網

蓋世汽車訊 據外媒報導，日本東麗工業公司（Toray Industries）開發了一種鋰金屬電池使用的無孔隔膜，可以顯著提高電池安全性，並有望應用於可穿戴電子設備、無人機和電動汽車。

(圖片來源：日本東麗)

隨著鋰離子電池市場不斷擴大，對電池容量和能量密度的需求也在不斷提高。在這種情況下，鋰金屬負極因其理論容量高、氧化還原電位低而備受關注，但這種負極尚未得到實際應用。因為在充電過程中，金屬表面會形成鋰枝晶，枝晶生長到一定程度後可能刺穿隔膜，導致熱失控及短路，降低電池安全性。

鋰枝晶沿著電池隔膜用微孔膜上的孔形成，因此去除隔膜孔隙可以阻止其生長，然而，這會大大降低鋰離子滲透性，並影響充放電速率。對於能量密度較高的鋰金屬電池來說，其隔膜設計既要能抑制鋰枝晶生長，又要保持離子導電性，同時具有較高的耐熱性和熱穩定性。

東麗利用一種高耐熱芳綸聚合物分子設計技術來解決這一挑戰，以控制分子鏈之間的間隙及其對鋰離子的親和力，由此產生的高離子傳導性聚合物具有優異的耐熱性。該公司將這種聚合物用作微孔隔膜上的無孔隔膜（包含無孔層），不僅能夠保持離子傳導性，而且能夠抑制鋰金屬負極電池中的枝晶生長。

該公司表明，在電池中應用這種隔膜，可以抑制由鋰枝晶引起的短路，使電池在經過100次充放電循環後，仍能保持80%以上的容量。這將有助於加快鋰金屬負極電池技術的研發速度。

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