复旦参与研发新材料提升新能源汽车安全性,为电池隔膜加装纳米“铠甲”
新能源汽车时有电池自燃事故发生。28日，2024中关村论坛年会上，中珀新材与复旦大学合作开发的一款应用于电池隔膜的“界面超组装碳纳米复合材料”发布。这款隔膜新材料，或将大幅提升新能源汽车动力电池的安全性。
中珀新材料科技有限公司总经理于杰介绍，锂电池内部有正极、负极、电解质、隔膜四部分。电池使用过程中，部分电解质中的锂离子在电极表面被还原为锂，形成树枝状晶体的沉积——锂枝晶。锂枝晶是汽车电池最大的安全隐患，其生长可能刺破隔膜，使电源正负极直接连接，造成短路引起自燃。此外，还会使电池容量降低，缩短电池寿命。
“利用超组装两相聚合技术，在原有隔膜表面合成一层功能硅、—高分子碳纳米涂层，能有效抑制锂枝晶的生成，大幅提升电池安全性。”他说。
覆盖特殊涂层后的电池隔膜，宛如披上一件纳米“铠甲”。据介绍，通过界面超组装技术对目前商用PP隔膜进行改性后，隔膜厚度只增加了10—20微米，宏观形态无明显变化；但理化性能大幅提升，在弹性模量、电解液吸附量、离子电导和锂离子迁移数等方面都有明显提升。
“改性前，锂离子以无序的状态穿过隔膜；改性后，分子间的作用力会使锂离子出现有序的状态，就像排好队一样，再过穿过隔膜。”于杰说。这显著提升了电池的安全性和使用寿命。“材料成本增加10%左右，使用寿命增加50%左右。”
此外，有效提升了锂离子电池的性能和稳定性。25℃条件下循环1000次后，改性后的产品库伦效率由67%提升至85%；45℃条件循环150次后，这一数据由10%提升至93%。
据介绍，这款新材料两项核心专利来自复旦大学山东研究院常务副院长、绿色化工与功能材料山东省实验室主任孔彪团队，技术水平已达到国际领先。目前，双方正基于超组装技术，合作开发一款新型介孔二氧化硅隔膜，有望完全替代目前的PP隔膜，大幅提高汽车锂电池的使用寿命。
