安全性一直是鋰離子電池關注的要點， 隨著鋰離子電池能量密度的不斷提高， 隔膜等非活性材料也在不斷的減薄， 從而使得鋰離子電池安全性風險不斷升高， 去年被炒的火熱的三星Note 7手機爆炸事件， 據信就是由於追求高能量密度， 從而導致隔膜減薄， 使得電池安全性降低， 電池在特定的情況下會發生爆炸起火。 為了提高鋰離子電池的安全性， 特別是在短路和針刺等特殊情況下的安全性， 人們開發了新型的塗層隔膜， 在發生短路或者內短路的情況下， 電池內部發生過熱， 經過塗層處理後的隔膜能夠有效的阻止高溫收縮，
傳統的塗層隔膜一般是使用Al2O3或者MgO顆粒作為原料， 塗層厚度一般為2-3um， 最近來自華中科技大學的Chongwen Yang等人開發了一種勃母石(AlOOH)塗層隔膜， 據Chongwen Yang表示， 該隔膜能夠在保證熱穩定性不變的前提下， 大幅降低塗層的厚度1.15um， 這主要是因為PE達到140℃融化後， AlOOH與PE之間相互融合產生穩定的介面結構， 從而防止PE隔膜繼續收縮， 目前該研究成果已經發表在了最新一期的《Journal of PowerSource》雜誌上。
實驗中Chongwen Yang將平均直徑為350nm的AlOOH顆粒(35%)， 聚乙烯醇PVA(1%)， 溶解在去離子水中， 然後利用滾塗設備在16um的PE隔膜的正反面分別塗布一層上述漿料(1.15um)， 然後在60℃下乾燥24h，
在對隔膜進行的其他性能測試中發現， 結果如下表所示， 從結果來看， 改性隔膜的針刺強度和抗拉強度僅有輕微的下降， 但是在透氣性方面卻相比原始PE隔膜有20%左右的下降， 這將會對離子遷移產生一定的影響， 但是好在這一劣勢被AlOOH改性隔膜良好的潤濕性所抵消， 原始PE隔膜的潤濕角為42.5度， 而AlOOH改性隔膜的潤濕角是0度， 表明改性隔膜具有優異的電解液潤濕性。
離子電導率也是影響隔膜離子通過性的一個重要的指標， 離子電導率測試是將隔膜製成扣式電池，
Chongwen Yang還利用上述隔膜製成了LTO半電池， 用於測試改性隔膜的倍率性能和迴圈性能， 測試結果如下圖所示。 從倍率測試結果來看， 在較高倍率下(1C和2C)， 採用AlOOH改性處理的隔膜具有更好的性能。 迴圈測試同樣表明AlOOH塗層處理能夠改善電池的迴圈性能， 在1C倍率下迴圈100次後， AlOOH改性隔膜電池的容量保持率為96.3%， 而原始PE隔膜電池的容量保持率為94.6%。
研究顯示， 改性隔膜還能顯著的提升電池的過充性能， 下圖是分別採用AlOOH改性隔膜和普通PE隔膜的LFP電池在3C倍率下過充到10V的實驗，
總的來說， AlOOH塗層， 能夠在較低的塗層厚度的前提下， 顯著的提升隔膜的熱穩定性， 提升鋰離子電池的安全性， 改善電池的倍率性能和迴圈性能， 同時較薄的塗層厚度有助於提升鋰離子電池的體積能量密度和重量能量密度。
撰稿：憑欄眺
作者：新能源Leader
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