研发出可使锂电池寿命增5倍的双壁纳米结构

时间：2020-06-29

废旧锂电池回收隔膜是锂电池材料中技术含量较高的材料，对电池的容量、循环寿命以及安全性都有很大的影响。据悉，作为高附加值的电池材料，锂电池隔膜占了锂电池成本的20%～30%。目前，我国锂电池隔膜进口率达80%以上，在推进锂电池隔膜国产化进程上，还受到相关关键技术的限制。

据悉，锂电池隔膜技术难点在于造孔工艺，目前国际**行的主要有单层聚丙烯（PP）纳米微孔膜、单层聚乙烯（PE）纳米微孔膜、PP/PE/PP三层复合纳米微孔膜等类型。其良好技术目前主要掌握在美国的卡尔格德（Celgard）、恩特凯（Entek）以及日本的旭化成、东燃等企业手中。而国内虽然也一定程度上掌握了该项技术，但是国产隔膜在孔的均匀度上与国外存在很大差距。

由于国内锂电池隔膜一直依赖进口，长期制约了我国电动汽车产业化的发展。近年来，随着国内数码产品用锂电池以及车用动力电池需求的进一步加大，国内许多企业都在尝试突破国外技术壁垒，开发锂电池隔膜。但是也受到了诸多因素的制约。**，我国在锂电池隔膜生产技术方面缺乏自主知识产权，传统制备隔膜工艺的相关**基本被美国及日本等少数企业垄断。*二，国内企业在电池隔膜关键技术方面难以达到产业化水平，规模化生产出来的产品往往存在一致性差的问题。*三，我国用于生产电池隔膜的设备较为落后，制约了产品的高水准。

突破隔膜技术垄断虽然困难，但就目前国内发展形势来看已是势在必行。因此，目**些国内企业如深圳市惠程电气股份有限公司、河南新乡格瑞恩新能源材料股份有限公司以及杉杉股份等，都纷纷投入大量资金，进行锂离子电池隔膜的研发和生产。但遗憾的是，目前国产的锂电池隔膜还处于中、低端水平。因此，如要真正实现锂电池隔膜国产化，还需要在技术上寻求新突破。

锂电池由于其良好的性能一直被看作是车用动力电池的较佳选择。但是，其电池寿命方面的问题一直是制约着电动车产业化发展的重要因素之一。根据外媒的较新消息，美国斯坦福大学研究人员目前已研究出一种可使锂电池的寿命实现5倍提升的双壁纳米结构，或可解决电动车推广普及难题。

据了解，一直以来，锂离子电池使用的是由石墨制成的阳极来存储电荷，但是6个碳原子才能结合一个锂离子，造成锂电池能源密度相对较低。如果用硅来代替石墨作为锂电池的阳极，即可将其能源密度提升10倍，因为一个硅原子可以同四个锂离子结合。但遇到的问题是，经过几次充放电后，硅结构很容易被破坏瓦解掉，从而使电池失效。

多年来，**的科学家都在努力研究采用硅作为锂电池阳极在增大容量的同时又不易损坏的方法，但是迟迟未果。近日传来喜讯，美国斯坦福大学研究人员通过设计出一种精妙的双壁纳米结构，可以解决上述难题。据了解，这种双壁纳米结构可以实现充放电周期延长6000多次之后，还能剩余85%的容量。该科研小组还表示，目前他们正在研究简化双壁硅纳米管的生产程序，并研发出了一种能与新阳极结合的高性能负极，令较终生产出的电池寿命和性能都将获得5倍提升。

据了解，目前的锂离子电池在正常条件下充放电周期为500次，磷酸亚铁锂则可以达到2000次。但是如组成电池组作为汽车的动力电池，其实际使用寿命则只有3年左右。电池寿命短的问题将大大推高了电动汽车的整体成本，也导致其成为电动汽车普及推广的障碍。如此次斯坦福大学研究的双壁纳米结构能得到广泛应用，锂电池寿命将得到大幅度提高，对推进电动汽车产业化发展具有重大的意义。

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