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锂离子动力电池用高安全性隔膜开发取得突破,

文章作者:汽车信息 上传时间:2019-09-22

日立麦克赛尔开发出了具有耐热性能的锂离子充电电池用隔膜。该隔膜是在锂离子充电电池内部用于隔开正极材料和负极材料的部材,一般情况下,为采用聚烯烃(Polyolefin)制成的多孔膜。此次,日立麦克赛尔在聚烯烃制成的多孔膜上涂布了板状的无机微粒子。与普通的隔膜相比,即使在+180℃下,该隔膜的热收缩现象也很小,仍然可以保持其形状。并且通过预防内部短路,提高了安全性能。

日立麦克赛尔于2008年7月30日召开的结算发布会上,对充电电池的业务战略进行了说明,并公布了采用新电极材料及隔膜的计划等。

由厦门大学和中航锂电有限公司联合承担,国家高技术研究发展计划支持的“高安全性动力电池用功能隔膜的技术开发”项目已建成一条年产300万平方米陶瓷功能隔膜试验线,在此基础上完成相关配方固化,合浆、涂布、分切工艺技术开发,形成生产能力,并进行了陶瓷隔膜电池设计、试制与测试。该项目的实施,对于完善和补充我国锂离子动力电池产业链缺失的关键一环,对于提高锂离子动力电池生产和应用的安全性具有至关重要的作用。

由我校和中航锂电有限公司联合承担,国家高技术研究发展计划支持的“高安全性动力电池用功能隔膜的技术开发”项目取得重大突破。本项目2012年启动,项目负责人为厦门大学赵金保教授,课题组与中航锂电有限公司多年来在锂离子电池相关技术等方面开展合作研究。

www.990.com 1 图1:日立麦克赛尔具有耐热性能的锂离子充电电池用隔膜的结构图

日立麦克赛尔于08年5月增强了面向手机等的高容量方形锂离子充电电池的生产,目前具有月产约1850万个的生产能力。另外,于08年7月开始量产的电动工具用高输出功率锂离子充电电池,目前的生产能力为月产200万个。

本项目以推动动力锂离子电池用安全性功能隔膜的发展,推进相关技术及材料的工程化,开发高安全性锂离子电池用功能隔膜生产技术,实现功能隔膜产品的高性能与低成本以满足实际应用需求为目标。采用基材膜表面处理技术与无机陶瓷粉体分散技术,优化陶瓷粉体的涂布效果,建立涂层厚度、陶瓷种类、粒径、表面特性等与电池性能的量效关系,总结陶瓷隔膜技术参数的规律,研制的隔膜同时具有Shutdown功能和高耐热性能,技术指标达到世界先进水平。

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该公司利用其磁带制造等方面积累的技术,使得形成的无机微粒子形状均一。通过控制内部电阻值上升,从而抑制了其输出功率和容量的减少。在聚烯烃膜上平面排列及涂布板状无机微粒子,即使在聚烯烃膜较薄的情况下,也可充分维持其性能。这样一来,包括基于无机微粒子的耐热层在内的该隔膜厚度与现有的普通隔膜达到了同一水平。

www.990.com 3 图1:方形锂离子充电电池的动向

目前,涂布厚度为3μm 三氧化二铝的聚乙烯隔膜在150摄氏度条件下2小时的热缩率小于2%,性能优于国外同类产品,成本可控制在10元/平方米,具有较好的应用前景。项目研发的产品投产后,将大规模应用于车载锂离子动力电池、数码产品用锂离子电池等领域,这将极大改善锂离子电池的安全问题。

  近日,科技部在其网站上报道了相关情况,原文如下:

www.990.com 4 图2:具有耐热性能的锂离子充电电池用隔膜的绝缘电阻值的变化

www.990.com 5 图2:高输出功率用锂离子充电电池的动向

由厦门大学和中航锂电有限公司联合承担,国家高技术研究发展计划支持的“高安全性动力电池用功能隔膜的技术开发”项目已建成一条年产300万平方米陶瓷功能隔膜试验线,在此基础上完成相关配方固化,合浆、涂布、分切工艺技术开发,形成生产能力,并进行了陶瓷隔膜电池设计、试制与测试。该项目的实施,对于完善和补充我国锂离子动力电池产业链缺失的关键一环,对于提高锂离子动力电池生产和应用的安全性具有至关重要的作用。

日立麦克赛尔计划今后向市场投放采用该耐热隔膜的锂离子充电电池。(记者:小笠原 阳介)

在面向手机等的高容量方形锂离子充电电池方面,为了避免钴酸锂的价格变动对业务造成大的影响,该公司在把钴的用量削减到目前的1/4以下,同时,还将从09年开始量产可实现高容量并采用新正极材料的锂离子充电电池。估计该材料将以镍及钴,即所谓的三元系材料为基础。

  本项目以推动动力锂离子电池用安全性功能隔膜的发展,推进相关技术及材料的工程化,开发高安全性锂离子电池用功能隔膜生产技术,实现功能隔膜产品的高性能与低成本以满足实际应用需求为目标。采用基材膜表面处理技术与无机陶瓷粉体分散技术,优化陶瓷粉体的涂布效果,建立涂层厚度、陶瓷种类、粒径、表面特性等与电池性能的量效关系,总结陶瓷隔膜技术参数的规律,研制的隔膜同时具有Shutdown功能和高耐热性能,技术指标达到世界先进水平。

www.990.com 6 图3:正极材料的解说资料

  目前,涂布厚度为3μm 三氧化二铝的聚乙烯隔膜在150摄氏度条件下2小时的热缩率小于2%,性能优于国外同类产品,成本可控制在10元/平方米,具有较好的应用前景。项目研发的产品投产后,将大规模应用于车载锂离子动力电池、数码产品用锂离子电池等领域,这将极大改善锂离子电池的安全问题。

另外,该公司还表明了到09年底开始量产可实现更高容量且负极采用硅合金类材料的锂离子充电电池的意向。该公司的硅合金类材料的特点是,将含粒子径为纳米尺寸Si的SiO与碳混合,控制了材料的膨胀,并且容量比用石墨提高了20%。

原文链接:

www.990.com 7www.990.com, 图4:硅合金类负极材料的解说资料

该公司在说明会上还公布,将在京都建设新工厂,主要生产面向混合动力车、插电式混合动力车及电动汽车等电动车辆的锂离子充电电池电极,计划09年3月投产。新工厂将首先向日立车辆能源公司(Hitachi Vehicle Energy Ltd)供货。“我认为我们能够制造出世界顶尖的电极,今后还要向其他厂商扩大销售”,日立麦克赛尔执行董事社长角田义人踌躇满志地表示。

www.990.com 8 图5:电动车两用电极制造的相关资料

另外,日立麦克赛尔目前已开始量产采用涂布板状无机微粒子层耐热隔膜的锂离子充电电池。虽然没有公布其用途,但由于该产品即使在180℃的高温下也不会收缩、损坏,从而预防了电池内部出现短路等情况,使安全性能得到了提高。

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