在全球重點發(fā)展電動車、儲能電池等新能源產(chǎn)業(yè)的今天，鋰電池作為公認的理想儲能元件，得到了更高的關注。然而近年來，一系列屢見不鮮的鋰電池電動車著火事故表明，安全問題已成為制約電動車用動力鋰電池發(fā)展的首要瓶頸。在鋰電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜是關鍵的內(nèi)層組件之一，其采用塑料膜制成，可隔離電池正負極，以防止出現(xiàn)短路。因此，隔膜與電池安全有著重要關系。針對未來市場對動力鋰電池高安全性的迫切需求，開發(fā)耐高溫高品質(zhì)(電化學性能優(yōu)異)的動力鋰電池隔膜已經(jīng)成為一個重要研究方向。

最近，中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所動力鋰電池工程實驗室設計并制備了一種基于聚酰亞胺無紡布的交聯(lián)型復合凝膠隔膜。該類隔膜結(jié)合了無紡布隔膜和凝膠聚合物電解質(zhì)的雙重優(yōu)勢。其中，作為底模的無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)的聚醚組分使得復合隔膜具有長期使用的穩(wěn)定性，且被電解液溶脹后即可形成凝膠聚合物電解質(zhì)。這一設計可增強隔膜內(nèi)部電解液的穩(wěn)定性，克服單純使用無紡布隔膜時漏液嚴重的問題，能進一步增強使用過程中電池的安全性。此外，該類隔膜還表現(xiàn)出比商品PP隔膜更為優(yōu)異的電化學性能(圖2)。該隔膜制備方法簡單，易于實現(xiàn)工業(yè)化。

相關研究成果已被Journal of Materials Chemistry A 接收(J. Mater. Chem. A, DOI:10.1039/C4TA00808A.)，并已申請國家發(fā)明專利(201410043479.7)。該研究工作得到了中國科學院重點研究項目(Grant No. KGZD-EW-202-4)、浙江省自然科學基金 (Grant No. Y13B030036)、寧波市科技創(chuàng)新團隊 (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隔膜的電化學性能