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三菱发表用于锂离子电池高耐热性无纺布隔膜研究成果
日经BP社记者 狩集浩志 久米秀尚 / 时间:2011-01-10 16:17:00
  据技术在线2011年1月10日讯 为了应用于大型电池,隔膜安全性研究正在开展之中。旧有隔膜的基材使用的是聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等微多孔性膜,这些材料的耐热性差。因此在最近,在旧有隔膜表面设置陶瓷层,提高耐热性的措施占据了主流。
  在本届电池讨论会上,三菱制纸和东京理科大学对不使用低耐热性基材,直接使用高耐热性纤维素和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的无纺布隔膜进行了发表(图6)――以“ 使用非织布隔膜的锂离子电池特性”(演讲序号:1B25)为题进行了发表。
 
图6:耐热性与倍率性能优良的无纺布隔膜
在180℃的保持试验中,无纺布隔膜没有大的变化(a)
使用层叠型单元的试验结果显示,无纺布隔膜在倍率性能和循环特性方面都更为优异(b,c)
图片由本站根据三菱制纸的资料制作

  通过在180℃下放置3小时的试验,比较了无纺布隔膜和具备氧化铝(Al2O3)耐热陶瓷层的PP制隔膜。其结果显示,无纺布隔膜在3小时后仍未出现收缩,而具备耐热陶瓷层的PP制隔膜5分钟即发生了收缩。
  接着,二者还制作正极使用LiMn2O4,容量约为30mAh的层叠型单元,对其倍率性能和充放电循环特性进行了比较。无纺布隔膜不仅耐热性好,因孔隙率大,电解液渗透性也十分优良。因此,在倍率性能方面,与PP制隔膜相比,放电倍率越高,无纺布隔膜的容量维持率越高。
  在充放电循环特性方面,从循环100次之后的容量维持率来看,无纺布隔膜在25℃下高达85%以上,在50℃下高达70%左右。与之相对,PP制隔膜在25℃下为77%,在50℃下仅为66.5%。
  除此之外,把重复进行充放电的单元进行拆解观察隔膜的结果显示,无纺布隔膜基本未出现变化,而PP制隔膜的表面发生变色,因氧化发生了劣化――以0.2/0.5/1/3/5/10/20C的倍率分别进行了5个循环的充放电试验。
 
图7:通过覆盖固体电解质提高全固体电池的性能
大阪府立大学就正极活性材料上覆盖固体电解质的全固体电池的单元特性进行了发表(a)
经截面观察确认,正极材料的活性材料表面覆盖有高密度的固体电解质(b)
试制单元表现出了良好的充放电循环特性(c)
图片由本站根据大阪府立大学辰巳砂研究室的资料制作

  无纺布隔膜没有在达到某一温度后停止传导锂离子的关断功能(关断功能――在内部短路时,作为微多孔性膜的隔膜溶解,堵塞短路部分的孔洞,阻止离子传导的功能),延展性等机械特性也与旧有隔膜大不相同。因此,三菱制纸希翼面向制造方法不同于以往的大型层叠型单元,扩大无纺布隔膜的销售。

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