新型電池纖維素隔離膜問世防漏電與高效率可以兼得

知識 07-26

為防止電池漏電短路，通常要在電池兩極間塗一層多孔薄膜進行隔離。最近，韓國蔚山國立科技學院研究人員設計了一種纖維素納米墊（c-mat）隔離膜，在一層較厚的大孔聚合物上加了一層薄薄的多孔纖維素，有效解決了傳統電極隔離膜難以兼顧防漏電與離子高效傳輸的矛盾。

研究人員最近發表於《納米快報》的論文稱，他們開發的新型c-mat隔離膜上層是較薄的功能化納米纖維，下層是較厚的聚合物。通過微調兩層的厚度，在防漏電和支持離子快速傳輸間實現了精微的平衡：纖維素層微小的納米孔能預防電極間電流泄露；聚合物層較大的孔道作為離子「高速路」支持電荷迅速傳輸。它還有一個重要優勢，在60℃高溫下，使用c-mat膜的電池經100次循環後仍保留80％的電量，而同樣溫度下用傳統聚合物隔離層的電池只剩5％的電量。

研究人員解釋說，商業電池內鋰鹽和水會發生副反應，生成錳離子等有害副產品，導致高溫下電量大大損耗。c-mat膜上的納米孔纖維素能與錳離子螯合，阻止它們參與反應，而大孔聚合物層也能捕獲產生錳離子的酸性反應物，所以，一開始錳離子就較少。

論文合著者、該校能源與化學學院教授李杉陽說，他們的研究證明了活性纖維素c-mat隔離層能減少錳離子的副作用，改善電池在高溫下的循環性能，效果超過目前最先進的傳統隔離膜技術。

下一步，他們打算改造隔離層，使其能用於鈉離子電池、鋰-硫電池和金屬離子電池等下一代充電電池中。李杉陽預測，用c-mat做隔離膜的下一代高性能電池高溫穩定性好，不僅可用在電動車電池、電網儲電系統中，也有望用在海水淡化和重金屬離子監測等方面。