國(guó)內(nèi)首次成功生產(chǎn)鋰電池隔膜樹脂
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-19 16:33
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近些年小型、便捷電子設(shè)備發(fā)展迅猛，而大體積、剛性的能源設(shè)備不能滿足這些設(shè)備的要求。為匹配這些微型設(shè)備，能源設(shè)備向著微型的方向發(fā)展。與平板夾層的電池相比，線性纖維鋰離子電池具有靈活多變的特點(diǎn)。纖維鋰離子電池體積小、適應(yīng)性強(qiáng)和可編織性強(qiáng)，然而制備適合的纖維電極需要先進(jìn)的電池技術(shù)。
圖1 TiO2/ rGO纖維簡(jiǎn)明合成流程圖
蘇州大學(xué)耿鳳霞課題組的研究工作者，將TiO2加工成納米片，通過濕法紡織技術(shù)合成納米纖維。TiO2納米片和還原石墨烯（rGO）堆積共沉淀，成為高效集流體，同時(shí)TiO2/rGO纖維電極具有超高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的電化學(xué)性能。
圖2 (a) 半電池簡(jiǎn)明示意圖 (b) 電壓容量圖 (c) 倍率圖 (c)長(zhǎng)循環(huán)
TiO2/ rGO纖維電極金屬鋰線組裝成半電池，在電位窗為1-3V的條件下，檢測(cè)電化學(xué)性能。纖維電池長(zhǎng)為3cm，在0.0085mA的電流下充放電，首次放電比容量高達(dá)168mAh/g（理論比容量為170mAh/g）。在0.0085、0.0170、0.0255、0.0340和0.0425mA的電流下檢測(cè)其倍率性，在最大電流0.0425mA時(shí)，容量保持為89mAh/g，當(dāng)電流回到0.0085mA時(shí)，容量保持為150mAh/g。電池在電流為0.0170mA時(shí)，首次放電比容量126mAh/g，循環(huán)100次后容量保持為100mAh/g，容量保持率高達(dá)80%。
圖3 柔性全電池性能圖 (a) 一個(gè)LED燈時(shí)電池工作超過5h(b) 電池彎折時(shí)的電壓 (c) 30cm的電池可以使6個(gè)LED燈工作。
LiMn2O4為正極與TiO2/rGO組裝成全電池，10cm的混合纖維電池可以供應(yīng)一個(gè)LED（2V，60mW）連續(xù)工作5個(gè)小時(shí)以上。以TiO2納米片合成的TiO2/rGO納米纖維表現(xiàn)出如此良好的電化學(xué)性能，證明了材料設(shè)計(jì)的合理性和可行性，這對(duì)于先進(jìn)的柔性電池儲(chǔ)能材料有著重大的意義。
然而受技術(shù)水平限制，國(guó)內(nèi)濕法隔膜企業(yè)目前所用原料還只能依靠進(jìn)口，導(dǎo)致進(jìn)口料產(chǎn)品價(jià)格高達(dá)2萬元/噸以上。而當(dāng)前國(guó)內(nèi)僅鋰離子電池隔膜用特高分子量聚乙烯的進(jìn)口量達(dá)1萬噸/年，并且呈現(xiàn)迅猛增長(zhǎng)的趨勢(shì)。
瞄準(zhǔn)這一市場(chǎng)機(jī)遇，早在2014年，揚(yáng)子石化研究院就開始了鋰離子電池隔膜用特高分子量聚乙烯專用樹脂的研發(fā)，去年在中國(guó)石化科技部正式立項(xiàng)，課題組先后開展了小試、中試和成膜性能研究，解決了專用催化劑的性能優(yōu)化、細(xì)粒徑特高分子量聚乙烯顆粒及形態(tài)控制、產(chǎn)品指標(biāo)波動(dòng)大等難題，并聯(lián)合揚(yáng)子石化塑料廠對(duì)生產(chǎn)裝置進(jìn)行了針對(duì)性改造。
上月27日，揚(yáng)子石化首次試生產(chǎn)鋰離子電池隔膜用特高分子量聚乙烯新產(chǎn)品YEV-4500，產(chǎn)出的70余噸產(chǎn)品經(jīng)分析檢測(cè)，性能合格，達(dá)到了進(jìn)口產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這是揚(yáng)子石化在高端聚烯烴領(lǐng)域取得的又一次突破。
