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【企业热点】日本东丽成功研发出用于空气电池的离子导电聚合物薄膜

 碳纤复材 2022-06-02 发布于浙江

6月1日,日本东丽公司官网对外宣布该公司已经成功开发出用于空气电池(见注释1)的离子导电聚合物薄膜通过将这种聚合物薄膜应用于锂空气电池的隔膜,可以提高安全性并延长电池的使用寿命,从而有助于扩大电动汽车(EV)、工业无人机、UAM注释2的续航里程等。

便携式电子设备和固定蓄电池等民生应用领域,以及电动汽车EV等车载应用对二次电池的需求正在迅速扩大。与此同时,为了进一步扩大电动汽车和工业无人机的续航里程,并在未来将UAM投入实际应用,二次电池要求越来越轻量化、高能量密度化。

在二次电池中,尤其是正极使用空气电极、负极使用金属锂的锂空气电池,不但重量轻,而且理论重量能量密度是传统锂离子电10倍以上,因此备受关注。

但如果在该锂空气电池中使用作为一般隔膜的微多孔薄膜,在反复充放电时,当正极和负极所使用的两种不同的电解液混合,存在电池容易劣化等问题。另外,充电时锂枝晶注释3析出成长,击穿隔膜,正极和负极短路,也存在安全性下降等隐患。

针对上述背景,东丽公司通过充分利用长年培育的高耐热芳族聚酰胺注释4聚合物的分子设计技术,设计了具有锂离子跳跃注释5特性的新型聚合物,通过在其上与锂盐复合,可以在无孔的情况下获得能够具有3×10-5S/cm高离子传导性的离子传导聚合物膜。由于该产品没有气孔,因此原则上可以实现电解液分离和锂枝晶抑制两种类型

而使用这种离子传导聚合物薄膜的锂金属电池,在充放电循环中,已被证实比多微孔薄膜具有10倍及以上的稳定电池工作时间。展望未来,公司将围绕以锂空气电池的开发为首的下一代二次电池,不断拓展其应用领域。此外,本技术部分工作获得了新能源和产业技术综合开发机构(NEDO)的资助(JPNP21005)。

东丽充分运用“有机合成化学”、“高分子化学”、“生物技术”和“纳米技术”等核心技术,推进有本质性改变社会力量的创新材料的研究、技术开发,以致力于实现企业理念“通过创造新的价值为社会做出贡献”。

【注释说明】

1) 空气电池:是指以氧气为正极活性物质(传递电子的物质),金属为负极活性物质的电池

2) UAM:城市空中交通的简称,是利用空中运输人员和货物的新型城市交通系统的总称。

3) 锂枝晶:是通过电池充电而结晶成长的锂树枝状结晶。锂枝晶生长后,会引起电池性能的下降和内部的短路。

4) 芳族聚酰胺:又称芳纶,是一种具有优异耐热性和刚性的高功能聚合物,在薄膜领域中,东丽是世界上唯一一家在薄膜领域以 Mictron® 品牌将其商业化的公司除了利用批量生产的薄膜中最高的刚性,它被广泛用作数据存储磁带之外,它还被用作薄膜电路材料,因为它具有仅次于聚酰亚胺的耐热性。

5) 跳跃:锂离子在膜中形成的相邻位置之间跳跃移动的离子传导。

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