在全球重點(diǎn)發(fā)展電動(dòng)車、儲(chǔ)能電池等新能源產(chǎn)業(yè)的今天，鋰電池作為公認(rèn)的理想儲(chǔ)能元件，得到了更高的關(guān)注。然而近年來(lái)，一系列屢見(jiàn)不鮮的鋰電池電動(dòng)車著火事故表明，安全問(wèn)題已成為制約電動(dòng)車用動(dòng)力鋰電池發(fā)展的首要瓶頸。在鋰電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一，其采用塑料膜制成，可隔離電池正負(fù)極，以防止出現(xiàn)短路。因此，隔膜與電池安全有著重要關(guān)系。針對(duì)未來(lái)市場(chǎng)對(duì)動(dòng)力鋰電池高安全性的迫切需求，開(kāi)發(fā)耐高溫高品質(zhì)(電化學(xué)性能優(yōu)異)的動(dòng)力鋰電池隔膜已經(jīng)成為一個(gè)重要研究方向。

最近，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所動(dòng)力鋰電池工程實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)并制備了一種基于聚酰亞胺無(wú)紡布的交聯(lián)型復(fù)合凝膠隔膜。該類隔膜結(jié)合了無(wú)紡布隔膜和凝膠聚合物電解質(zhì)的雙重優(yōu)勢(shì)。其中，作為底模的無(wú)紡布材料賦予了隔膜優(yōu)異的熱尺寸穩(wěn)定性(圖1)，能有效防止電池在發(fā)熱狀態(tài)下因隔膜熔化和收縮而發(fā)生的短路爆炸事故。而隔膜內(nèi)部交聯(lián)的聚醚組分使得復(fù)合隔膜具有長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性，且被電解液溶脹后即可形成凝膠聚合物電解質(zhì)。這一設(shè)計(jì)可增強(qiáng)隔膜內(nèi)部電解液的穩(wěn)定性，克服單純使用無(wú)紡布隔膜時(shí)漏液嚴(yán)重的問(wèn)題，能進(jìn)一步增強(qiáng)使用過(guò)程中電池的安全性。此外，該類隔膜還表現(xiàn)出比商品PP隔膜更為優(yōu)異的電化學(xué)性能(圖2)。該隔膜制備方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

相關(guān)研究成果已被Journal of Materials Chemistry A 接收(J. Mater. Chem. A, DOI:10.1039/C4TA00808A.)，并已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利(201410043479.7)。該研究工作得到了中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)研究項(xiàng)目(Grant No. KGZD-EW-202-4)、浙江省自然科學(xué)基金 (Grant No. Y13B030036)、寧波市科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì) (Grant No. 2012B82001)的支持。

圖1 凝膠隔膜的制備及其熱穩(wěn)定

圖2 凝膠隔膜與商品PP隔膜的電化學(xué)性能