動力電池快充難的秘密；隔膜微孔結(jié)構影響鋰電性能
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-03 09:18
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為了達到快速充電，同時不損壞電池，需要在電池內(nèi)部建立“高速公路”使鋰離子可以無阻礙的穿梭于電池的兩極。
鋰電隔膜膜孔3D圖：隔膜中有13%的孔為非通孔，圖中標記為紫色，會降低電池充放電速率。
為了得到鋰電隔膜的高清內(nèi)部結(jié)構圖，瑞士科學家想出了用黃油浸泡電池的創(chuàng)新方法。黃油可以流進電池材料里，這為認識電池內(nèi)部孔的結(jié)構提供了一個極好的方案，同時可以幫助改善電池性能。
電池隔膜由聚合物多孔薄膜組成，其作用是保持正極和負極分離，同時允許鋰離子穿過。理想狀況下，鋰離子能夠自由、快速地通過。伍德認為，隔膜有很大的提升空間，因為隔膜材料在過去的50年中幾乎沒有發(fā)生大的變化。
認真地探究隔膜內(nèi)部的微觀結(jié)構，可以發(fā)現(xiàn)在電池內(nèi)部，約有70%的是固體，余下的30%是充滿電解液的孔結(jié)構。伍德團隊移除了電解液，把隔膜浸入融化的黃油里（可以商店購買），然后固化。
黃油的優(yōu)勢在于在不太高的溫度下就可以流動，在常溫下可以固化。伍德說，無論是固體還是液體，黃油的體積幾乎沒有發(fā)生變化，所以它不會破壞隔膜的微觀結(jié)構。然后用嫁離子束切割填充了黃油的隔膜，隔膜層以10μm為單位一層層切除，掃描電子顯微鏡總是記錄新暴露出來的隔膜的表面，反復切割、掃描，最終構成隔膜內(nèi)部的3D微觀結(jié)構。
伍德團隊發(fā)現(xiàn)13%的隔膜孔是封閉的。封閉的孔在充放電階段，對鋰離子的流動沒有任何的幫助。
“我們發(fā)現(xiàn)了限制隔膜發(fā)揮作用的關鍵性因素。”倫敦大學電池研究員比利·吳說，“為了達到快充目的，并不是要一味增加隔膜的孔隙率，重要的是要知道孔是不是通孔。我們希望對電動汽車快速充電，增加啟動速度。為了做到這一點，我們需要優(yōu)化材料的結(jié)構，讓鋰離子能夠更輕松的穿梭于正負極之間。接下來的挑戰(zhàn)將是高通孔率隔膜的制造。”
