近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（以下簡稱“中科大”）教授姚宏斌、倪勇和俞書宏研究團(tuán)隊受自然界蚌殼內(nèi)流光溢彩的珍珠母層啟發(fā)，仿生構(gòu)建出一種新型仿珍珠母層隔膜材料，具有“堅硬又不失韌性”的優(yōu)異性能，對聚乙烯隔膜起到保護(hù)作用，換句話說提高鋰電池耐撞性能。該研究成果已經(jīng)發(fā)表在國際材料領(lǐng)域頂級學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》上了。
隔膜是鋰電池結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一，作用為將正負(fù)兩極分開防止鋰電池內(nèi)部短路。其性能決定了鋰電池的接口結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要作用。
多孔聚烯烴材料是目前使用最為廣泛的隔膜保護(hù)材料。當(dāng)隔膜受到外部沖擊時，這種孔結(jié)構(gòu)很容易形變、開裂，導(dǎo)致電池內(nèi)部的離子流紊亂，進(jìn)而發(fā)生短路，甚至起火爆炸。
為此，中科大研究者仿生珍珠母，在聚乙烯隔膜表面構(gòu)建起一種“層層磚泥”結(jié)構(gòu)的新材料。
研究表明，運用商用隔膜保護(hù)材料的鋰電池，在受到?jīng)_擊時瞬時電壓的波動幅度達(dá)60%，而使用仿珍珠母層隔膜材料保護(hù)的電池電壓波動幅度在20%以下，且電壓恢復(fù)的速度更快。
姚宏斌教授介紹，“就像一拳打到了棉花上，新材料的獨特結(jié)構(gòu)可以把受力向兩邊耗散，傳導(dǎo)到內(nèi)部的沖擊力就減少了”。另外，仿珍珠母層隔膜材料的生產(chǎn)成本不高，涂層厚度與現(xiàn)有商業(yè)材料相當(dāng)，具有較好的應(yīng)用前景。
