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1、第 1 页 共 3 页天津滨海新区天津滨海新区国家国家 863 计划伙伴城市（城区计划伙伴城市（城区 ）试点工作）试点工作成果材料成果材料一、 成果名称：具有可逆过充保护功能的电压敏感隔膜二、 归属单位：武汉大学三、 成果内容：1、基本情况：锂离子电池在过充电状态下极易发生爆炸或燃烧等不安全行为，严重制约了大容量储能与动力锂离子电池的开发与应用。在国家“十一五”863 计划新材料领域的资助下，课题单位开发出一种具有电压钳制功能的电池隔膜，可以为锂离子电池建立可逆过充保护机制，从根本上解决其过充安全性问题。2、 技术特点和应用行业：项目选择具有电化学活性的合适聚合物作为电压敏感材料，并通过简单的
2、浸渍方法将其修饰到商品化隔膜的部分微孔中。在电池正常的充放电压范围内，隔膜中的电活性聚合物处于未掺杂的本征态，隔膜为电子绝缘体，仅提供离子传输；当电池处于过充状态时，正极电势上升，电活性聚合物因被氧化而发生 p 型掺杂，变成电子导电体。从而造成电池内部短路，消耗外部充电电流，防止电池电压的进一步上升。当低于活性聚合物材料的电氧化掺杂电势时，导电聚合物因可逆脱杂而恢复为绝缘态，此时隔膜恢复其正常功能。利用导电聚合物的这种可逆掺杂-脱杂性质从而实现电池的无损可逆过充保护。应用结果证明，电压敏感隔膜可以在基本不影响电池性能的情第 2 页 共 3 页况下实现电池的自发可逆过充保护，因此，非常适合于需要
3、多电池串联组成的电池组，如电动汽车动力电池、备用电源、储能电池等。一方面，简化了电池管理系统，降低了成本，提高了锂离子电池的使用安全性；另一方面，其容量平衡功能使电池组对单体电池的均一性要求大大降低，有利于动力电池的生产控制。与目前通用的“自杀式”保护相比，技术路线具有明显的先进性和创新性。 3、工程化效果与成果产业化情况：已探索出采用常规商品化隔膜为基体，通过简单的浸渍过程将电压敏感材料渗入到隔膜的部分微孔中，连续化生产电压敏感隔膜可控工艺路线。课题单位目前已与深圳电科电源有限公司签订了工程化转化协议， 形成了 3.6V 级电压敏感隔膜的小批量生产能力。产品已在该公司生产的磷酸铁锂备用电源中
4、获得应用。图 1 为制备电压敏感隔膜的工艺路线，图 2 为电压敏感隔膜对磷酸铁锂锂离子电池的过充保护行为。图 1、电压敏感隔膜的制备工艺路线第 3 页 共 3 页图 2 采用电压敏感隔膜的磷酸铁锂锂离子电池的过充行为4、应用前景和预期社会经济效益：从世界各国的战略目标来看，发展电动汽车被普遍确立为保障国家能源安全和转型低碳经济的重要途径。根据国家十二五规划，2015 年我国电动汽车的市场保有量将达到 100 万辆，相应的动力电池需求量将达到 100 亿瓦时以上；美国也提出到 2015 年普及 100 万辆插电式电动汽车；日本把发展电动汽车作为“低碳革命”的核心内容，并计划到 2020 年普及以电动汽车为主体的“下一代汽车”达到 1350 万辆。此外，传统化石能源的日益短缺加速了新能源技术的兴起，我国风力与光伏发电容量以每年数百兆瓦级规模递增。大规模蓄电也迫切需要高安全性的锂离子电池，以构建 “电力银行” 。 电压敏感隔膜由于可以实现对锂离子电池的无损过充保护，提高锂离子电池的实用安全性。因此，发展潜力巨大，市场应用前景广阔。
