Los separadores de baterías de energía compuesta (ACS Applied Materials Interface 2013, 5, 128-134.) están hechos de celulosa de biomasa y materiales poliméricos resistentes a la temperatura mediante tecnología de procesamiento de no tejidos de bajo costo. En comparación con los separadores de poliolefina tradicionales, la celulosa de biomasa como materia prima es económica y respetuosa con el medio ambiente. Al mismo tiempo, debido a su polaridad y estructura química y física únicas, el separador tiene buena humectabilidad del electrolito, alta porosidad y conductividad iónica, resistencia mecánica adecuada y excelente resistencia a altas temperaturas. A través de la innovación integrada del diseño del material del separador y el proceso de moldeo, el equipo resolvió los problemas técnicos clave de los separadores de baterías de energía, construyó un sistema de tecnología de industrialización de separadores de baterías de energía de alto rendimiento y bajo costo y autorizó tres invenciones en los campos de preparación de materiales y equipos centrales.
El desarrollo de sistemas separadores compuestos intrínsecamente retardantes de llama de bajo costo es de gran importancia para mejorar el rendimiento de seguridad de las baterías eléctricas. La membrana compuesta de poliarilsulfonamida/alginato de sodio/sílice desarrollada por el equipo tiene una alta porosidad y tasa de absorción de electrolitos, excelente retardo de llama y resistencia a altas temperaturas (J. Electrochem. SOC., 2013, 160 (6), A769-A774). Las baterías de iones de litio ensambladas con separadores compuestos a base de poliarilsulfona amida pueden incluso cargarse y descargarse rápidamente a temperaturas de 65438±020°C. Los separadores compuestos a base de poliarilsulfona amida son particularmente adecuados para baterías de iones de litio de alta seguridad. Esta tecnología de separador con derechos de propiedad intelectual independientes promoverá el desarrollo de la industria de separadores de baterías de alta gama de mi país.
Los adhesivos a base de aceite (como el fluoruro de polivinilideno) se utilizan ampliamente en la producción de electrodos para baterías de iones de litio. Sin embargo, se requiere una gran cantidad de dimetilpirrolidona como solvente al preparar la suspensión, lo que resulta en altos costos de producción, contaminación ambiental, bajo módulo de Young, alta fragilidad, poca flexibilidad y baja resistencia a la tracción. Las láminas de electrodos preparadas con este tipo de aglutinante son propensas a "caerse" y la tensión interna de la lámina de electrodo también es propensa a secciones transversales y grietas durante el proceso de carga y descarga. Los materiales biológicos marinos, como los polisacáridos de algas, la quitina, etc., tienen excelentes propiedades de unión, pero sus propiedades de formación de película no son buenas. El equipo desarrolló un nuevo adhesivo biológico marino a base de agua de alto rendimiento modificando funcionalmente materiales biológicos marinos para mejorar la formación de películas y la estabilidad electroquímica. El aglutinante tiene un módulo elástico alto, es económico y respetuoso con el medio ambiente, y puede soportar un cierto grado de expansión y contracción de partículas de material activo durante el ciclo de electrodos. Es especialmente adecuado para materiales de electrodos a base de silicio de alta densidad de energía y alta densidad de energía. materiales potenciales del cátodo. La investigación y el desarrollo de materiales adhesivos a base de agua altamente estables proporcionan importantes materias primas y soporte técnico para el proceso de producción verde de baterías de litio y desempeñan un importante papel de apoyo en el desarrollo de grupos industriales azules. Actualmente, esta investigación ha solicitado 4 patentes de invención.
El hexafluorofosfato de litio en el electrolito tradicional requiere condiciones de preparación duras, alto costo, mala estabilidad térmica y es extremadamente sensible al agua. El equipo diseñó y sintetizó un nuevo borato de litio polimérico de base biológica (electrochimacta 2013, 92, 132-138.) con excelente resistencia al calor, alta movilidad de iones de litio y conductividad de iones, lo que proporciona resistencia a altas temperaturas para el desarrollo de baterías eléctricas seguras. sistema de electrolitos. El electrolito polimérico puede mejorar enormemente el rendimiento de seguridad de las baterías. Esta investigación ya ha solicitado dos patentes de invención.
Basado en el progreso tecnológico de los separadores de alto rendimiento, aglutinantes y sales de electrolitos, se utilizan como materiales de electrodos materiales compuestos de nitruro metálico de alta capacidad específica con buenas propiedades de intercalación de litio y se utiliza tecnología avanzada de preintercalación. para optimizar el electrolito La composición de aditivos medios y traza, complementados con separadores de desarrollo propio, reduce la resistencia interna del condensador, mejora la estabilidad de la interfaz electrolito/separador, mejora el rendimiento del ciclo del supercondensador y genera una alta energía. supercondensador de densidad.
Una batería de almacenamiento de energía respetuosa con el medio ambiente (JMaterchem, 2012, 22, 24918; J. Mater Chem A, 2013, 1, 5949; ACS Nano, 2013, DOI: 10.1021/nn 401402 a). Actualmente, el equipo está optimizando la estructura de los dispositivos condensadores y espera desarrollar dispositivos de almacenamiento de energía con condensadores de iones de litio con mejor rendimiento. La investigación en este campo ha obtenido cuatro patentes de invención.
La investigación anterior cuenta con el apoyo del Proyecto Nano Piloto de la Academia China de Ciencias, los proyectos de ciencia y tecnología "973" y "863" del Ministerio de Ciencia y Tecnología, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y las empresas.