仁川国立大学利用接枝聚合技术提高锂电池的安全性

盖世汽车讯 锂离子电池是当今世界广泛使用的一类可充电电池。但受到阴极和阳极（完成电池内电路的导体）之间的直接接触的影响，锂离子电池经常会发生内部短路。

为了避免这种短路情况，由聚烯烃（一种聚合物）组成的隔板可以用来保持隔离。然而，这些隔膜会在较高温度下熔化，并且电解质吸收不充分（对于在电极之间传输电荷至关重要）可能会导致短路和效率降低。为了解决这些问题，研究人员已经提出多种不同的方法。

方法之一是在隔膜上涂上陶瓷涂层，以改善它们处理压力和热量的方式。然而，这会增加隔膜的厚度，降低其粘附力，并损害电池性能。另一种技术是在称为接枝聚合（graft polymerization）的过程中使用聚合物涂层，需要将单个单元（单体）附着到分离器上，以赋予它们所需的品质。

据外媒报道，由韩国仁川国立大学（Incheon National University）能源与化学工程系助理教授Jeongsik Yun领导的联合研究在聚丙烯（PP）隔膜上成功进行了接枝聚合，其中包含均匀的二氧化硅（SiO2）层。相关研究已发表于期刊《Energy Storage Materials》。

图片来源：期刊《Energy Storage Materials》

由于电动汽车对高性能电池材料的需求，Yun博士积极致力于此领域，以实现更长的行驶里程。除了提高电池性能之外，Yun博士还旨在缓解消费者对电池爆炸的担忧。

Yun博士表示：“电池爆炸经常是由隔膜熔化引发的。商用电池隔膜由聚烯烃制成，这是一类易受热的聚合物。因此，我们的目标是通过在商用隔膜上涂上SiO2颗粒等耐热材料来提高其热稳定性。”

在本研究中，研究人员对PP隔板进行了多种改进。最初，PP隔板涂有一层聚偏二氟乙烯，这种化学物质被选择来增强电解质亲和力和热稳定性，同时还引入接枝反应位点。然后，该隔膜用甲基丙烯酸酯分子接枝，最后涂上二氧化硅颗粒。这些修改使隔膜变得更强且更耐热，抑制锂枝晶的生长，并有助于提高循环性能。

这些修改不仅保留了锂离子电池单位体积的能量存储，而且在电池性能方面优于其他涂层方法。因此，这项技术有望创造出坚固的隔膜，并推动锂离子电池在电动汽车和储能系统中的使用。

“我们希望这项研究的结果能够使高安全性锂电池的开发成为可能。我们相信这些电池的热稳定性将大大有利于当前对火敏感的电动汽车领域。从长远来看，这也可以鼓励人们选择电动汽车，并在城市地区减少人们受汽车排放的影响。” Yun博士表示。

总之，这项研究提出了一种可靠的方法来创建创新且耐用的锂离子电池隔膜，有可能为绿色未来铺平道路。