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嘉峪檢測網 2022-06-02 13:55
6月1日,日本東麗公司官網對外宣布該公司已經成功開發出用于空氣電池(見注釋1)的離子導電聚合物薄膜。通過將這種聚合物薄膜應用于鋰空氣電池的隔膜,可以提高安全性并延長電池的使用壽命,從而有助于擴大電動汽車(EV)、工業無人機、UAM(見注釋2)的續航里程等。
便攜式電子設備和固定蓄電池等民生應用領域,以及電動汽車EV等車載應用對二次電池的需求正在迅速擴大。與此同時,為了進一步擴大電動汽車和工業無人機的續航里程,并在未來將UAM投入實際應用,二次電池要求越來越輕量化、高能量密度化。
在二次電池中,尤其是正極使用空氣電極、負極使用金屬鋰的鋰空氣電池,不但重量輕,而且理論重量能量密度是傳統鋰離子電池10倍以上,因此備受關注。
但如果在該鋰空氣電池中使用作為一般隔膜的微多孔薄膜,在反復充放電時,當正極和負極所使用的兩種不同的電解液混合,存在電池容易劣化等問題。另外,充電時鋰枝晶(見注釋3)析出成長,擊穿隔膜,正極和負極短路,也存在安全性下降等隱患。
針對上述背景,東麗公司通過充分利用長年培育的高耐熱芳族聚酰胺(見注釋4)聚合物的分子設計技術,設計了具有鋰離子跳躍(見注釋5)特性的新型聚合物,通過在其上與鋰鹽復合,可以在無孔的情況下獲得能夠具有3×10-5S/cm高離子傳導性的離子傳導聚合物膜。由于該產品沒有氣孔,因此原則上可以實現電解液分離和鋰枝晶抑制兩種類型。
而使用這種離子傳導聚合物薄膜的鋰金屬電池,在充放電循環中,已被證實比多微孔薄膜具有10倍及以上的穩定電池工作時間。展望未來,公司將圍繞以鋰空氣電池的開發為首的下一代二次電池,不斷拓展其應用領域。此外,本技術部分工作獲得了新能源和產業技術綜合開發機構(NEDO)的資助(JPNP21005)。
東麗充分運用“有機合成化學”、“高分子化學”、“生物技術”和“納米技術”等核心技術,推進有本質性改變社會力量的創新材料的研究、技術開發,以致力于實現企業理念“通過創造新的價值為社會做出貢獻”。
【注釋說明】
1) 空氣電池:是指以氧氣為正極活性物質(傳遞電子的物質),金屬為負極活性物質的電池。
2) UAM:城市空中交通的簡稱,是利用空中運輸人員和貨物的新型城市交通系統的總稱。
3) 鋰枝晶:是通過電池充電而結晶成長的鋰樹枝狀結晶。鋰枝晶生長后,會引起電池性能的下降和內部的短路。
4) 芳族聚酰胺:又稱芳綸,是一種具有優異耐熱性和剛性的高功能聚合物,在薄膜領域中,東麗是世界上唯一一家在薄膜領域以 Mictron® 品牌將其商業化的公司。除了利用批量生產的薄膜中最高的剛性,它被廣泛用作數據存儲磁帶之外,它還被用作薄膜電路材料,因為它具有僅次于聚酰亞胺的耐熱性。
5) 跳躍:鋰離子在膜中形成的相鄰位置之間跳躍移動的離子傳導。
來源:碳纖維及其復合材料技術