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　　隔膜在鋰離子電池中主要起到導(dǎo)通鋰離子和隔絕正負(fù)極之間電子接觸的作用，是支撐電池完成充放電電化學(xué)過(guò)程的重要構(gòu)件。當(dāng)電池出現(xiàn)過(guò)充或者溫度升高時(shí)，隔膜需要有足夠的熱穩(wěn)定性（熱變形溫度＞200 oC），以有效隔離電池正負(fù)極間的接觸，防止短路、熱失控甚至爆炸等事故的發(fā)生。目前廣泛使用的聚烯烴隔膜，其熔點(diǎn)及軟化溫度都較低（< 165 oC），難以有效保證電池的安全性，而其較低的孔隙率及低表面能則限制了電池倍率性能的發(fā)揮。在大力發(fā)展高安全性動(dòng)力鋰電池的市場(chǎng)需求下，針對(duì)不同應(yīng)用方向的鋰電池研究和開(kāi)發(fā)相匹配的新型耐高溫隔膜已經(jīng)成為一個(gè)重要方向。  

　　寧波材料所動(dòng)力鋰電池工程實(shí)驗(yàn)室聯(lián)手大連化學(xué)物理研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究部創(chuàng)新性地發(fā)展了一種新型耐高溫多孔隔膜。這種多孔隔膜可通過(guò)濕法過(guò)程一次成型制備，制備成本低，易于放大。初步研究結(jié)果表明，隔膜的熱變形溫度遠(yuǎn)高于200℃，與商品化的無(wú)紡布隔膜的熱穩(wěn)定性相當(dāng)，可有效保障電池安全性。同時(shí)，這種多孔膜具有高孔隙率及高曲率的孔結(jié)構(gòu)，能夠在保證電池容量發(fā)揮的同時(shí)有效避免電池的微短路及自放電現(xiàn)象 (圖1)，為高安全性鋰電池更為理想的選擇，相關(guān)研究已申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利（201410043479.7）。該研究工作已發(fā)表在Scientific Reports 2015, DOI:10.1038/srep08255。

　　圖1  耐熱多孔隔膜及其電化學(xué)穩(wěn)定性、自放電行為和鋰電池循環(huán)性能

　　受液流電池隔膜工作原理的啟發(fā)，近期，兩實(shí)驗(yàn)室研究人員又共同探索了具有超薄離子可交換功能層的耐熱復(fù)合隔膜在錳系鋰離子電池中的應(yīng)用。所選用的離子交換功能層為含氟材料，能夠增強(qiáng)隔膜的熱穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)該類隔膜可以通過(guò)降低溶解錳離子對(duì)負(fù)極造成的破壞而起到緩解錳系鋰電池高溫容量衰減的作用（圖2）。該工作目前已被Journal of Materials Chemistry A（DOI: 10.1039/C4TA06908K）接收。

　　除了上述研究，動(dòng)力鋰電池工程實(shí)驗(yàn)室的研究人員還發(fā)展了基于三維耐熱骨架的凝膠復(fù)合隔膜（Journal of Materials Chemistry A 2014, 2, 9134–9141；Journal of Power Sources 2014, 271, 134-142）。該隔膜通過(guò)二次復(fù)合工藝可賦予隔膜優(yōu)異的耐熱性、阻燃性和高安全性，更適合大倍率充放電的鋰電池使用。

　　而通過(guò)優(yōu)化陶瓷隔膜涂層所用的陶瓷材料，實(shí)驗(yàn)室科研人員還制備了一種新型陶瓷隔膜，與傳統(tǒng)陶瓷隔膜對(duì)比發(fā)現(xiàn)這種隔膜在大倍率高電壓鋰電池中具有良好應(yīng)用（Journal of Power Sources 2015, 273, 389-395）。此項(xiàng)研究已申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利（201410284617.0, 201510042292.X）。

　　上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（Grant No. 51403227）、中國(guó)博士后科學(xué)基金（Grant No. 2014M551781）及寧波市自然科學(xué)基金（Grant No. 2014A610048）等項(xiàng)目的支持。

　　圖2 具有超薄離子可交換功能層的復(fù)合隔膜在錳系鋰離子電池中的工作原理示意圖