薄膜通
  • 找树脂原料
  • 找供应商
  • 供求信息
  • 找文章
请输入关键词 请输入关键词 请输入关键词  请输入关键词 

联系我们

您当前的位置:主页 > 市场信息 > 行业新闻 >

行业新闻

因薄膜引发的诺贝尔化学奖(2019)

2019年的诺贝尔化学奖授予了约翰·B·古迪纳夫、M·斯坦利·威廷汉和吉野彰,以表彰他们在锂离子电池发展上所做的工作。而驱动锂离子电池材料技术不断创新与发展的原因和薄膜有重要的联系。 
因为同样质量下,锂电池比其他电池储存更多的电能,导致锂电池一直成为市场最受关注的新能源电池热门,并一直延续到当前。在上世纪70年代,锂电池是使用金属锂作为正极,石墨等材料作为负极,为了防止短路,一般正负极中间会用微孔隔膜(隔膜一般采用高强度聚烯烃材料生产多孔薄膜)进行阻隔,锂电池使用的电极材料金属锂,是世间最活泼的元素之一,极易燃烧,甚至与氮气都能发生反应。这样的特性极大拔高了锂电池的技术要求和应用难度,在生产组装过程中稍有不慎,泄进了空气,轻则电池报废,重则起火燃烧,因为动力学等因素,锂金属表面会形成一些“小毛刺”,叫做枝晶。随着在电池的使用,这些枝晶会越长越大,最终会刺破电池正负极之间的隔膜,造成短路,引起电池自燃。成分、组装、生产环境等等都可以改进,但枝晶萦绕在锂电池中,无法摆脱。安全问题直接导致当时最大的锂电池公司加拿大Moli倒闭,被日本NEC收购。 

而古迪纳夫正在研究的钴酸锂为锂电池推广安全提供保证,钴酸锂对空气等不敏感,而特殊的层状结构,能够方便提供锂离子,确保电能的储存,而枝晶问题在钴酸锂中也得到了改善。在一定的使用时长下,钴酸锂是一种安全系数很高的电极材料。 

钴酸锂虽然储能性能好,安全性也不错,但是仍不是一个十全十美的材料。一个原因是在长时间使用后,钴酸锂的层状结构容易崩塌,就好比汉堡中间的牛排被抽出,两层面包自然要塌到一起。崩塌的层之间无法再进行锂离子的存储,造成电池整体的性能衰减。另一个原因是钴酸锂实在太贵。钴元素本身就是一种战略资源,产地只有非洲和美洲一些小国,随着锂离子电池日益兴盛,对钴的需求更是与日俱增,从而极大提高了钴酸锂的成本。1997年,古迪纳夫研发出新的替代材料,磷酸铁锂(分子式LiFePO4),或者简称为LFP,LFP的成分是极其廉价的铁与磷,价格远低于钴。虽然LFP也存在着不足之处,比如它的储能效果比钴酸锂要差一点,但它的稳定性和低成本迅速吸引了产业界的注意。美国的A123公司靠着生产LFP,一度成为全球锂离子电池产业的霸主。 

钴酸锂和LFP虽然在一定程度上抑制了枝晶问题,减少了因为枝晶刺穿锂电池隔膜的风险但在电池的使用过程中,仍然会有部分锂原子沉积在电极表面,形成枝晶。所以,枝晶问题从未得到根本解决,安全隐患仍在。可以说,锂枝晶刺穿隔膜的问题贯穿了整个锂电产业的历史,至今仍盘旋在电池领域的心头,萦绕不去。而且,锂离子电池中所使用的电解液是一种有机物的混合液体,易燃易爆,这也是飞机等禁运锂离子电池的重要原因。缺点如此明显的锂离子电池,实在不足以将人类引领到未来。所以,古迪纳夫又毅然投入到全新的电池研究中,他脑海中下一个可能改变世界的创新,就是全固态电池,未来全固态电池发展,锂电池隔膜在其中将扮演何种角色?
 
了解更多锂电池隔膜相关信息可以阅读下面文章:
锂电池隔膜工艺概况
锂电池隔膜市场容量及应用分布
客服