创新PP隔膜接枝聚合技术 提高锂电池安全性，减少电动汽车起火率

瞻观前沿

锂离子电池是当今世界广泛使用的一类可充电电池。可能妨碍这些电池功能的过程之一是阴极和阳极(完成电池内电路的导体)之间的直接接触引起的内部短路。最近发表在《储能材料》上的一项研究表明，在聚丙烯 (PP)隔膜上成功进行了接枝聚合，其中包含均匀的二氧化硅 (SiO 2 ) 层。这一发现是仁川国立大学能源与化学工程系助理教授 Jeongsik Yun 联合研究的结果。

在本研究中，对PP隔板进行了多种改进。这些修改不仅保留了锂离子电池单位体积的能量存储，而且在电池性能方面优于其他涂层方法。因此，这项技术有望创造出坚固的隔膜，并推动锂离子电池在电动汽车和储能系统中的使用。

Jeongsik Yun设想道，我们希望这项研究的结果能够使高安全性锂电池的开发成为可能。我们相信这些电池的热稳定性将大大有利于当前对火敏感的电动汽车领域。从长远来看，这可以激励人们选择电动汽车，并在城市地区减少人们因呼吸内燃机产生的污染空气而遭受的痛苦。

总之，这项研究提出了一种可靠的方法来创建创新且耐用的锂离子电池隔膜，有可能为更绿色的未来铺平道路。

图片来源：摄图网

技术价值观察

锂电池行业上游的原材料主要包括正负极材料、电解液、隔离膜等。其中，正极材料是锂电池最为关键的原材料，直接决定了电池的安全性能和电池能否大型化，同时也是锂电池成本占比最高的材料，约占锂电池电芯材料成本的40%左右。锂电池行业的中游包括电池系统的研发制造、电池系统集成组装等。锂电池行业下游的应用领域主要为消费电池、动力电池和储能电池。

研究人员为了提高锂电池的安全性，在聚丙烯 (PP)隔膜上成功进行了接枝聚合，这是一种锂离子电池隔膜。因此，从锂电池产业链上看，该技术处于产业链的上游原材料环节，对原材料隔膜产生较大影响。

宏观市场观察

——锂电池技术全景图：四大细分技术领域

从锂电池构成来看，锂电池技术主要包括正极材料、负极材料、电解质和隔膜四个主要细分技术领域。其中，正极材料主要包括磷酸铁锂、三元正极、锰酸锂等;负极材料主要包括碳系材料和非碳系材料;电解质主要包括液态电解质、固液复合电解质和固态电解质;隔膜主要包括干法隔膜和湿法隔膜。

——锂电池行业主要技术对比

根据锂电池正极材料的不同，锂电池可分为磷酸铁锂电池和三元电池。分析磷酸铁锂、三元锂电池的技术特性，可以看出磷酸铁锂电池在安全性、经济性、原材料丰富度和循环寿命方面优势明显，而三元锂电池在能量密度、低温性能和充电效率方面优势明显。因此，磷酸铁锂电池技术更适合用于中短距离用车(中低端车型)、电动自行车、储能等场景;三元锂电池技术更适用于长距离用车(高端车型)、消费电子、医疗等场景。

按电解质的不同，锂电池可分为液态锂电池和固态锂电池。固态锂电池和传统的锂电池最主要的区别在于固态电池电解质为固态，相当于锂离子迁移的场所转到了固态的电解质中。固态电池的优势主要有能量密度较高、热稳定性较好等。

——锂离子电池安全问题亟待解决

另一方面，锂离子电池安全问题也是锂离子电池技术发展的痛点之一。锂离子电池安全问题的根源主要是电池的热失控。主要是由于锂离子电池内部具有很强的燃爆条件，其内部的易燃性材料如低熔点可燃有机脂类化合物、石墨负极材料都会成为相应的燃料，在充放电以及运行过程中不当的热管理将成为锂电池安全事故的导火索，最终引发燃爆事故。

——锂电池技术发展方向及趋势：短期提高电池能量密度、长期技术路线多元化

短期内，提高锂电池能量密度主要通过对现有材料体系的迭代升级和电池结构革新来实现。其中，锂电池材料体系的迭代升级包括正负极材料、电解液和隔膜的迭代升级;电池结构革新又包括电芯、模组、封装方式等的结构改进和精简。

从长期来看，由于磷酸铁锂电池能量密度上限较低，并且为了应对不同应用场景下的不同需求，锂电池技术路线将朝多元化方向发展。除了酸铁锂电池和三元锂电池之外，固态电池、磷酸锰铁锂电池、富锂锰基电池等新型锂电池技术路线的发展趋势向好。

中国锂电池技术赛道热力图

根据产业热力图显示，与锂电池关键技术强关联的城市集群主要集中在华南地区，并且以深圳、东莞市为重点发展区域，未来锂电池技术及其他相关技术的发展路径，极大可能性在于华南地区优先导入，其中可重点关注广东省深圳市龙华区、广东省东莞市所处锂电池的相关企业，以及该地方对于锂电池的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

经济学人APP资讯组

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标签： 锂电池 电池 材料 随笔