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国内首次成功生产锂电池隔膜树脂

来源:宝鄂实业    2019-03-19 16:33    点击量:
  近些年小型、便捷电子设备发展迅猛,而大体积、刚性的能源设备不能满足这些设备的要求。为匹配这些微型设备,能源设备向着微型的方向发展。与平板夹层的电池相比,线性纤维锂离子电池具有灵活多变的特点。纤维锂离子电池体积小、适应性强和可编织性强,然而制备适合的纤维电极需要先进的电池技术。

图1 TiO2/ rGO纤维简明合成流程图

苏州大学耿凤霞课题组的研究工作者,将TiO2加工成纳米片,通过湿法纺织技术合成纳米纤维。TiO2纳米片和还原石墨烯(rGO)堆积共沉淀,成为高效集流体,同时TiO2/rGO纤维电极具有超高的机械强度和优良的电化学性能。

图2 (a) 半电池简明示意图 (b) 电压容量图 (c) 倍率图 (c)长循环

TiO2/ rGO纤维电极金属锂线组装成半电池,在电位窗为1-3V的条件下,检测电化学性能。纤维电池长为3cm,在0。0085mA的电流下充放电,首次放电比容量高达168mAh/g(理论比容量为170mAh/g)。在0。0085、0。0170、0。0255、0。0340和0。0425mA的电流下检测其倍率性,在最大电流0。0425mA时,容量保持为89mAh/g,当电流回到0。0085mA时,容量保持为150mAh/g。电池在电流为0。0170mA时,首次放电比容量126mAh/g,循环100次后容量保持为100mAh/g,容量保持率高达80%。

图3 柔性全电池性能图 (a) 一个LED灯时电池工作超过5h(b) 电池弯折时的电压 (c) 30cm的电池可以使6个LED灯工作。

LiMn2O4为正极与TiO2/rGO组装成全电池,10cm的混合纤维电池可以供应一个LED(2V,60mW)连续工作5个小时以上。以TiO2纳米片合成的TiO2/rGO纳米纤维表现出如此良好的电化学性能,证明了材料设计的合理性和可行性,这对于先进的柔性电池储能材料有着重大的意义。

然而受技术水平限制,国内湿法隔膜企业目前所用原料还只能依靠进口,导致进口料产品价格高达2万元/吨以上。而当前国内仅锂离子电池隔膜用特高分子量聚乙烯的进口量达1万吨/年,并且呈现迅猛增长的趋势。

瞄准这一市场机遇,早在2014年,扬子石化研究院就开始了锂离子电池隔膜用特高分子量聚乙烯专用树脂的研发,去年在中国石化科技部正式立项,课题组先后开展了小试、中试和成膜性能研究,解决了专用催化剂的性能优化、细粒径特高分子量聚乙烯颗粒及形态控制、产品指标波动大等难题,并联合扬子石化塑料厂对生产装置进行了针对性改造。

上月27日,扬子石化首次试生产锂离子电池隔膜用特高分子量聚乙烯新产品YEV-4500,产出的70余吨产品经分析检测,性能合格,达到了进口产品的质量标准,这是扬子石化在高端聚烯烃领域取得的又一次突破。

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