新型电池纤维素隔离膜问世防漏电与高效率可以兼得

发布时间：2016-7-27 11:32 发布者：eechina

关键词：隔离膜 , 电池

来源：科技日报

为防止电池漏电短路，通常要在电池两极间涂一层多孔薄膜进行隔离。最近，韩国蔚山国立科技学院研究人员设计了一种纤维素纳米垫（c-mat）隔离膜，在一层较厚的大孔聚合物上加了一层薄薄的多孔纤维素，有效解决了传统电极隔离膜难以兼顾防漏电与离子高效传输的矛盾。

研究人员最近发表于《纳米快报》的论文称，他们开发的新型c-mat隔离膜上层是较薄的功能化纳米纤维，下层是较厚的聚合物。通过微调两层的厚度，在防漏电和支持离子快速传输间实现了精微的平衡：纤维素层微小的纳米孔能预防电极间电流泄露；聚合物层较大的孔道作为离子“高速路”支持电荷迅速传输。它还有一个重要优势，在60℃高温下，使用c-mat膜的电池经100次循环后仍保留80％的电量，而同样温度下用传统聚合物隔离层的电池只剩5％的电量。

研究人员解释说，商业电池内锂盐和水会发生副反应，生成锰离子等有害副产品，导致高温下电量大大损耗。c-mat膜上的纳米孔纤维素能与锰离子螯合，阻止它们参与反应，而大孔聚合物层也能捕获产生锰离子的酸性反应物，所以，一开始锰离子就较少。

论文合著者、该校能源与化学学院教授李杉阳说，他们的研究证明了活性纤维素c-mat隔离层能减少锰离子的副作用，改善电池在高温下的循环性能，效果超过目前最先进的传统隔离膜技术。

下一步，他们打算改造隔离层，使其能用于钠离子电池、锂-硫电池和金属离子电池等下一代充电电池中。李杉阳预测，用c-mat做隔离膜的下一代高性能电池高温稳定性好，不仅可用在电动车电池、电网储电系统中，也有望用在海水淡化和重金属离子监测等方面。

为防止电池漏电短路并兼顾电池效率，韩国科学家一直在努力尝试研发出更加高效的电池隔离膜。事实上，早在2012年他们就已经制作出锂离子电池隔离膜，当时也是利用纤维素既具有优秀的传导性，还具有电气化学的安全性，并且可用于多种电解液之中等特性，才制造出高品质的锂离子电池。这一次，韩国科学家再次发力，使用对锰离子有更少副作用的活性纤维素c-mat隔离层，让电池在高温下的循环性能进一步提升，为新型高效电池再次添砖加瓦。