Anwendung flammhemmender Separatoren und flammhemmender Elektrolyte in Lithium-Ionen-Batterien

Anwendung flammhemmender Separatoren und flammhemmender Elektrolyte in Lithium-Ionen-Batterien

Mit der rasanten Entwicklung neuer Bereiche wie New-Energy-Fahrzeugen und High-End-Elektronikprodukten haben Lithium-Ionen-Batterien aufgrund ihrer hervorragenden Gesamtleistung eine breite Akzeptanz gefunden. Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien weisen jedoch eine schlechte thermische Stabilität auf. Beim Laden und Entladen kann es zu einem thermischen Durchgehen kommen, das zu einer Verbrennung und sogar einer Explosion führen kann. In diesem Artikel werden zunächst verschiedene Arten von flammhemmenden Separatoren für Lithiumbatterien vorgestellt, die im Vergleich zu herkömmlichen Separatoren eine deutlich verbesserte Flammschutzleistung aufweisen. Anschließend werden die Leistungsvorteile flammhemmender Elektrolyte aus der Perspektive flammhemmender Additive und Strukturmodifikationen erörtert. Daher ist die Erforschung und Anwendung flammhemmender Lithiumbatterieseparatoren und -elektrolyte zur Verbesserung der Batteriesicherheit zu einem aktuellen Forschungsschwerpunkt geworden.

I. Forschungshintergrund zu flammhemmenden Separatoren für Lithiumbatterien

In den letzten Jahrzehnten haben sich Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) aufgrund ihrer Vorteile wie hoher spezifischer Energiedichte, hoher Zykleneffizienz, keinem Memory-Effekt und Umweltfreundlichkeit rasant weiterentwickelt. Sie werden in vielen Bereichen des Lebens häufig eingesetzt, insbesondere als Energiespeicher für mobile Geräte wie Smartphones und Laptops. Sie stellen nicht nur Energiequellen für Elektrofahrzeuge mit neuer Energie dar, sondern weisen auch großes Potenzial für die Speicherung von Wind-, Sonnen- und Gezeitenenergie auf.

Allerdings weisen Lithiumbatterien auch inhärente Einschränkungen auf. Beispielsweise können Überhitzung, Überladung oder mechanische Beschädigung ein thermisches Durchgehen auslösen. Wenn dies nicht kontrolliert wird, kann dies zur Verbrennung von Batteriematerialien führen, was zu schweren Unfällen wie Explosionen führen kann.

Bei Lithiumbatterien ist der Separator als entscheidende Komponente ein Polymerfilm, der sich zwischen Kathode und Anode befindet. Es erleichtert den schnellen Transport ionischer Ladungen und verhindert den direkten Kontakt zwischen den Elektroden, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Die Qualität des Separators wirkt sich direkt auf die Batterieleistung und die Herstellungskosten aus. Seine Eigenschaften bestimmen die Schnittstellenstruktur, den Innenwiderstand usw. der Batterie und wirken sich direkt auf Kapazität, Lebensdauer und Sicherheit aus. Der Elektrolyt, der als Medium für den Ionentransport dient, leitet Ionen zwischen Kathode und Anode. Es besteht typischerweise aus hochreinen organischen Lösungsmitteln, Lithiumsalzelektrolyten und notwendigen Zusatzstoffen, die unter bestimmten Bedingungen und Anteilen hergestellt werden. Die Leistung des Elektrolyten hat auch direkten Einfluss auf die Batteriesicherheit. Daher ist die Entwicklung von Separatoren und Elektrolyten mit hervorragenden Flammschutzeigenschaften zu einem zentralen Forschungsschwerpunkt geworden.

In diesem Artikel werden verschiedene flammhemmende Separatoren für Lithiumbatterien vorgestellt und ihre Leistungsvorteile gegenüber herkömmlichen Separatoren verglichen. Anschließend werden die Leistung und Vorteile flammhemmender Elektrolyte im Hinblick auf Additive und Strukturverbesserungen erörtert und ein Ausblick auf die zukünftige Entwicklungsrichtung von Lithiumbatterien gegeben.

II. Flammhemmende Separatoren

Im Allgemeinen sind die positiven und negativen Elektrodenmaterialien von Lithiumbatterien bei 150–200 °C relativ stabil, was höhere Anforderungen an die flammhemmenden Eigenschaften von Separatormaterialien stellt. Derzeit werden herkömmliche Separatoren hauptsächlich aus Materialien wie Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) hergestellt. Obwohl sie über eine gute elektrochemische Stabilität, mechanische Festigkeit und thermische Abschalteigenschaften verfügen, weisen diese herkömmlichen Separatoren bei hohen Lade-/Entladeströmen oder erhöhten Betriebstemperaturen eine schlechte Elektrolytbenetzbarkeit auf, was zu einem hohen Ionentransferwiderstand führt, was die Batteriekapazität verringert. Darüber hinaus kann die Dimensionsinstabilität des Separators zu internen Kurzschlüssen führen, die möglicherweise zu einem thermischen Durchgehen führen. Im Gegensatz dazu bieten flammhemmende Separatoren eine hervorragende Elektrolytbenetzbarkeit und Hitzebeständigkeit, wodurch solche Unfälle wirksam verhindert werden, was große Aufmerksamkeit erregt.

1. Modifizierte Polyolefin-Separatoren

Um die inhärenten Nachteile von Polyolefinmaterialien zu überwinden, haben Forscher herkömmliche Separatoren auf Polyolefinbasis modifiziert. Ziel ist es, die Fließfähigkeit ihrer Schmelze bei bestimmten Temperaturen zu verringern, eine gute allgemeine Dimensionsstabilität, thermische Stabilität und eine geringe thermische Schrumpfung beizubehalten und so die Batterieelektroden effektiv zu isolieren.

Die Daeyong-Yeon-Gruppe in Korea verwendete zwei typische Metallhydroxide, Aluminiumhydroxid Al(OH) ₃ und Magnesiumhydroxid Mg(OH) ₂, als funktionelle Materialien zur Herstellung von zusammengesetzten Lithiumbatterieseparatoren. Eine Aufschlämmung, die Metallhydroxide und Poly(vinylidenfluorid-co-hexafluorpropylen) (PVDF-HFP) enthielt, wurde auf einen Separator aus Polyethylen (PE) aufgetragen. Diese Beschichtung verleiht dem Verbundseparator eine gute Flammhemmung und verkürzt die Selbstverlöschungszeit (SET) erheblich, was zur Verbesserung der Dimensionsstabilität des PE-Separators bei hohen Temperaturen beiträgt.

Jongchan Song et al. vom Korea Institute of Science and Technology hat mithilfe einer einfachen Tauchbeschichtungsmethode eine Beschichtung aus aromatischem Polyimid (PI) auf einen Polyethylen (PE)-Separator aufgebracht. Diese Beschichtungsmethode bewahrt die poröse Struktur des Separators und die ursprüngliche hervorragende Leistung der Batterie und verbessert gleichzeitig die thermische Stabilität der Membran erheblich, wodurch ein thermisches Schrumpfen bei hohen Temperaturen vermieden wird. Der Schmelzpunkt eines reinen PE-Separators beträgt nur 135℃. Wie in Abbildung 1 dargestellt, weist es bei 140 °C eine erhebliche thermische Schrumpfung auf. Nach der Beschichtung mit Polyimid in unterschiedlichen Konzentrationen und unter denselben Temperaturbedingungen nimmt die thermische Schrumpfungsrate mit zunehmender PI-Menge ab und stabilisiert sich bei einer Konzentration von 3 Gew.-%, wo die thermische Schrumpfungsrate optimal ist. Eine weitere Erhöhung der PI-Menge führt dazu, dass die thermische Schrumpfrate wieder zunimmt. Diese einfache und effektive Methode löst das Problem der thermischen Stabilität von Polyolefin-Separatoren, ohne die inhärente hervorragende Batterieleistung zu beeinträchtigen.

2. Organische/anorganische Verbundseparatoren

Um die thermische Stabilität von Polypropylenmembranen zu verbessern, kann eine einfache Modifikation der Polymeroberfläche die Benetzbarkeit von Polyolefin-Separatoren wirksam verbessern, verbessert jedoch nicht wesentlich deren thermische Stabilität. Eine einfache Oberflächenmodifikation anorganischer Nanopartikel kann sowohl die Benetzbarkeit als auch die thermische Stabilität verbessern, wirft jedoch immer noch einige Probleme auf.

Das Team von Jinbao Zhao von der Universität Xiamen beschichtete SiO- ₂ Partikel auf beiden Seiten eines Polyethylenseparators und führte dann Polydopamin (PDA) durch Tauchbeschichtung ein. Bei diesem Verfahren werden die Keramikpartikel und das PE mit PDA verkapselt, wodurch ein selbsttragender Film auf der Oberfläche entsteht. Diese organisch-anorganische Verbundbeschichtungsschicht erhöht die thermische und mechanische Stabilität des Separators. Das selbsttragende Membran-Rückgrat widersteht thermischem Schrumpfen und zeigt insbesondere kein Schrumpfen selbst bei 230 °C. Darüber hinaus weist der mit PDA behandelte Separator eine bessere Elektrolytbenetzbarkeit auf, wodurch sich die Zyklen- und Geschwindigkeitsleistung verbessert.

Weidong He et al. von der University of Electronic Science and Technology of China modifizierte den Separator-Herstellungsprozess und nutzte sowohl Beschichtungs- als auch Elektrophoresemethoden, um Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterieseparatoren herzustellen. Sie synthetisierten LLZTO-Nanopartikel (Li vom Granattyp ₆.₇₅La ₃Zr ₁.₇₅Ta _0.25O ) ₁₂über eine Festkörperreaktion und bauten sie dann in unterschiedlichen Massenanteilen in PVDF-HFP ein. Mit der Beschichtungsmethode wurden fünf Typen von LLZTO/PVDF-HFP-Verbundseparatoren mit unterschiedlichen Verhältnissen hergestellt. Diese dreischichtige Verbundseparatorstruktur (PVDF-HFP/LLZTO/PVDF-HFP) weist eine hervorragende Flammhemmung und thermische Stabilität auf. Die äußeren PVDF-HFP-Schichten verbessern die Kompatibilität zwischen dem Separator und den Batterieelektroden und verringern den Grenzflächenwiderstand an Kathode und Anode. Die innere LLZTO-Schicht erhöht die thermische Stabilität und ermöglicht es dem Verbundseparator, seine geometrische Integrität auch bei 300 °C beizubehalten. Im Vergleich zur reinen PVDF-HFP-Membran behält diese dreischichtige Struktur unter den gleichen Bedingungen ihre ursprüngliche Form und Größe ohne thermische Schrumpfung, was bestätigt, dass LLZTO dem Verbundseparator Hitzebeständigkeit und Flammschutz verleiht. Daher kann dieser strukturierte Separator das Sicherheitsrisiko von Kurzschlüssen beim Hochtemperaturbetrieb von Lithiumbatterien wirksam reduzieren.

3. Polyimid-Separatoren

Aromatisches Polyimid (PI) ist aufgrund seiner niedrigen Dielektrizitätskonstante, hervorragenden chemischen Stabilität, guten thermischen Stabilität und mechanischen Eigenschaften ein ideales Separatormaterial. Infolgedessen wurden elektrogesponnene PI-Nanofasermembranen mit unterschiedlichen Molekülstrukturen, kontrollierbaren Faserdurchmessern und Membrandicken eingehend untersucht.

Miao et al. von der Fudan-Universität stellten durch Elektrospinnen Polyimid-Nanofasermembranen her, die eine gute thermische Stabilität und Ionentransportfähigkeit aufwiesen. Chuan Shi et al. untersuchten systematisch PI-Nanofaser-Separatoren und PI-Verbund-Nanofaser-Separatoren, einschließlich PI/SiO- ₂ und PI/AlO ₂- ₃ Verbund-Nanofaser-Separatoren. Diese können eine hohe thermische Stabilität und eine ideale Elektrolytaufnahme und -retention bieten. Allerdings haben elektrogesponnene Nanofasermembranen häufig übermäßig große Porengrößen, was zum Wachstum von Lithiumdendriten führen kann, was zu einer Selbstentladung der Batterie und internen Kurzschlüssen führt. Eine hohe Porosität führt auch zu einer geringen mechanischen Festigkeit, was eine großflächige Anwendung einschränkt. Während die Verbindung mit anorganischen Nanopartikeln die Hitzebeständigkeit effektiv verbessern und die Porengröße anpassen kann, kann ein langfristiges Eintauchen in Elektrolyt zur Ablösung von Nanopartikeln aus der Polymermatrix führen, was zu einer Verschlechterung der Batterie führt.

Lingyi Kong et al. von der South China University of Technology stellten Nanofasermembranen aus fluoriertem Polyimid (FPI) mit hervorragender Leistung mithilfe von Elektrospinn- und thermischen Vernetzungsmethoden her. Im Vergleich zu herkömmlichen PE-Membranen weisen FPI-Nanofasermembranen eine überlegene Hitzebeständigkeit und Flammhemmung auf. PE-Membranen entzünden sich bei Flammeneinwirkung schnell und schrumpfen sofort, wohingegen sich FPI-Nanofasermembranen weder entzünden noch schrumpfen. Im Vergleich zur ursprünglichen FPI-Nanofasermembran weist die thermisch vernetzte FPI-Nanofasermembran eine höhere mechanische Festigkeit, eine kleinere durchschnittliche Porengröße, eine engere Porengrößenverteilung sowie eine verbesserte Fähigkeit auf, das Wachstum und Eindringen von Lithiumdendriten zu blockieren, wodurch die Lade-/Entladeleistung und die Sicherheit von Lithiumbatterien umfassend verbessert werden.

4. Vliesstoff-Separatoren

Alternativ kann auch die Verwendung hochtemperaturbeständiger Vliesstoffe auf Polymerbasis zum Aufbau von Separatoren eine gute Dimensionsstabilität gewährleisten und Hochleistungs-Lithiumbatterien ermöglichen. Einige berichtete Vliesstoffe basieren auf Polymermaterialien wie Polyethylenterephthalat (PET), Polyimid (PI) und Zellulose. Aufgrund ihrer relativ unzureichenden Flammhemmung besteht jedoch die Notwendigkeit, neue Vliesseparatoren auf Basis anderer technischer Hochleistungskunststoffe zu entwickeln, um die Sicherheit von Lithiumbatterien weiter zu verbessern.

Das von Hua Wang vom Sichuan Textile Science Research Institute geleitete Team leistete Pionierarbeit bei der Herstellung eines neuartigen Vliesstoffs auf Basis von Polyphenylensulfid (PPS) als Basismaterial und bildete damit eine Grundlage für die Entwicklung neuer hocheffizienter und sicherer Separatoren. Durch Beschichten des PPS-Vliesstoffs mit einer Aufschlämmungsmischung aus PVDF-HFP- und SiO- ₂ Nanopartikeln gelang es ihnen, einen Verbundseparator auf PPS-Vliesstoffbasis (PPSC) zu erhalten. Im Vergleich zu kommerziellen Polyolefin-Separatoren weist PPSC eine höhere Porosität und eine bessere Elektrolytbenetzbarkeit auf. Dieser Verbundseparator weist auch nach einer Wärmebehandlung bei 250 °C eine gute Dimensionsstabilität und Flammschutzleistung auf. Verbrennungstests an drei Separatortypen zeigen: Herkömmliche PP/PE/PP-Separatoren schrumpfen bei Flammenkontakt sofort deutlich und verbrennen innerhalb kürzester Zeit vollständig. Der PPS-Abscheider schrumpft bei Flammenkontakt leicht und hat selbstverlöschende Eigenschaften. PPSC-Separator ist schwer zu entzünden, weist eine leichte Schrumpfung auf und weist selbstverlöschende Eigenschaften auf. Die hervorragende Leistung des Verbundseparators auf PPS-Vliesstoffbasis bietet eine gute Materialgrundlage für die Vorbereitung von Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien.

5. Flammhemmende Separatoren, hergestellt im Nasspapierherstellungsverfahren

Derzeit werden Lithiumbatterieseparatoren typischerweise im Trocken- und Nassverfahren hergestellt. Die Leistung von Trockenprozessseparatoren ist relativ gering und reicht nicht aus, um die Anforderungen von Hochleistungs-Lithiumbatterien zu erfüllen. Daher ist der Einsatz der Nasspapierherstellungstechnologie zur Herstellung von Separatoren mit erhöhter Sicherheit zum Mainstream geworden.

Das von Guanglei Cui an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften geleitete Team hat durch einen einfachen Papierherstellungsprozess erfolgreich Aramid-Lithium-Batterieseparatoren mit guter Elektrolytbenetzbarkeit, hoher Ionenleitfähigkeit und ausgezeichneter Hitzebeständigkeit und Flammhemmung hergestellt und so die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien verbessert. Der Aramid-Separator verleiht Lithium-Kobaltoxid (LiCoO ₂)/Graphit-Batterien eine hervorragende Zyklenleistung und eine bessere Grenzflächenkompatibilität. Beim Vergleich von Aramid-Separatoren mit herkömmlichen PP-Separatoren zeigt der PP-Separator einen endothermen Peak bei 165 °C, während der Aramid-Separator unter 300 °C keinen signifikanten endothermen Peak zeigt, was auf eine bessere thermische Stabilität hinweist. Darüber hinaus weist dieser Aramid-Separator in Lithium-Eisenphosphat-Batterien auch eine stabile Lade-/Entladeleistung auf. Diese hervorragenden Batterieleistungseigenschaften, die Hitzebeständigkeit und der einfache Papierherstellungsprozess verleihen Aramid-Separatoren ein erhebliches Anwendungspotenzial. Angesichts der hervorragenden mechanischen Eigenschaften, der Flammhemmung, der Hitzebeständigkeit und der elektrischen Isolierung von Aramid wird erwartet, dass Aramid-Separatoren eine hervorragende Sicherheitsleistung für Strom- und Energiespeicherbatterien bieten.

Zusammenfassend werden diese flammhemmenden Separatoren hinsichtlich ihrer Dicke, Porosität, Gurley-Wert, thermischen Schrumpfungsrate und Brennbarkeit verglichen, wie in Tabelle 1 gezeigt.

III. Flammhemmende Elektrolyte

Häufig verwendete organische Lösungsmittel für Lithium-Ionen-Batterieelektrolyte sind Alkylcarbonatverbindungen wie Diethylcarbonat (DEC), Ethylencarbonat (EC) usw. Dabei handelt es sich um leicht entzündliche Verbindungen. Bei unsachgemäßer Verwendung von Batterien (Überladung, Kurzschluss usw.) kann es leicht zu einer Überhitzung der Batterie kommen, was zu Elektrolytverbrennungen, Bränden oder sogar Explosionen führen kann.

Angesichts der Tatsache, dass es unwahrscheinlich ist, dass die wichtigsten Batteriematerialien kurzfristig ersetzt werden, ist die Verbesserung der Flammhemmung von Elektrolyten eine wirksame Möglichkeit, die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien zu erhöhen. Durch die Zugabe von Flammschutzmitteln zum Elektrolyten kann die Flammhemmung organischer Elektrolyte wirksam verbessert und die Selbsterhitzungsrate und Wärmeabgabe der Batterie verringert werden. Diese Methode erhöht die Batteriekosten nahezu nicht, verändert den Produktionsprozess nicht und hat nur minimale Auswirkungen auf die elektrochemische Leistung der Batterie, wodurch die Batteriesicherheit verbessert wird.

In den letzten Jahrzehnten haben sich die Forscher vor allem auf mehrere wichtige Aspekte konzentriert, um die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien zu verbessern: das Hinzufügen flammhemmender Additive, strukturelle Modifikationen und die Entwicklung neuer Elektrolytmaterialien.

1. Flammhemmende Zusatzstoffe

Flammhemmende Additive für Elektrolyte werden hauptsächlich in Elektrolytsysteme auf organischer Phosphorbasis, organischer Halogenbasis und Verbundelektrolytsysteme eingeteilt. Unter ihnen sind organische Flammschutzadditive auf Phosphorbasis die am besten erforschten und am weitesten verbreiteten. Hierzu zählen vor allem Phenyl- und Alkylphosphatester (wie Triphenylphosphat und Tributylphosphat) sowie zyklische Phosphazenverbindungen.

Xu et al. führte eingehende Untersuchungen durch und stellte fest, dass die Zugabe organischer Additive auf Phosphorbasis zu Elektrolyten die Viskosität erhöht und die Leitfähigkeit verringert. Sie nutzten Natriummethoxid (NaOCH ₃) als Rohmaterial und reagierten es mit Ethylenoxid, um als Additiv das flammhemmende Hexamethylphosphonitril (HMPN) zu synthetisieren, das die thermische Stabilität des Elektrolyten verbessert, ohne seine inhärente Leistung zu beeinträchtigen, was HMPN zu einem idealen flammhemmenden Additiv macht.

Yao et al. vom Department of Materials Science and Engineering der University of Science and Technology of China verwendeten 4-Isopropylphenyldiphenylphosphat (IPPP) als flammhemmenden Zusatz im LiPF- ₆ Elektrolyten. Durch Verbrennungstests und Mikrokalorimetrie stellten sie fest, dass die Zugabe von IPPP die Entflammbarkeit des Elektrolyten verringert und die Starttemperatur der exothermen Hauptreaktion verzögert.

Daiying Zhou et al. von der South China Normal University fügten dem LiPF-Elektrolyten Dimethylmethylphosphonat (DMMP) als Flammschutzmittel hinzu ₆ . Die Zugabe von DMMP verringert die Entflammbarkeit und Selbsterhitzungsrate des Elektrolyten und erleichtert so das Gleichgewicht zwischen Entflammbarkeit des Elektrolyten, thermischer Stabilität und Batterieleistung.

Xiang Hongfei et al. von der University of Science and Technology of China verwendeten DMMP auch als Flammschutzmittel, um das 1M LiPF ₆/EC+DEC-System zu modifizieren, und untersuchten die Entflammbarkeit, elektrochemische Stabilität und Zyklenleistung von DMMP-haltigen Elektrolyten. Basierend auf Messungen der Selbstverlöschungszeit und des Grenzsauerstoffindex stellten sie ebenfalls fest, dass die Zugabe von DMMP die Entflammbarkeit des Elektrolyten deutlich hemmt. Entflammbarkeitstests an Elektrolyten mit unterschiedlichem DMMP-Gehalt zeigten, dass sich die Selbstverlöschungszeit bei 5 % DMMP um 70 s/g verkürzte, bei 10 % DMMP lag die Selbstverlöschungszeit bei 0 s/g, was bedeutet, dass der Elektrolyt nicht entzündet werden konnte, was zu einem stark flammhemmenden Elektrolyten führte. Gleichzeitig hatte die Zugabe von DMMP nur geringe Auswirkungen auf die elektrochemische Leistung der Batterie.

2. Strategien zur Strukturverbesserung

Mikrokapselstrukturen sind partikelartige Strukturen, bei denen die Kapselwand aus natürlichen oder synthetischen Polymermaterialien und anorganischen Materialien besteht. Der Kern kapselt feste oder flüssige Flammschutzmittel. Wenn bei einer Lithium-Batterie ein thermisches Durchgehen auftritt, reißt die Kapselwand aufgrund der steigenden Temperatur auf, wodurch das eingekapselte Flammschutzmittel freigesetzt wird, wodurch die Sicherheit der Lithium-Ionen-Batterie gewährleistet wird. Baginska M et al. in den USA verkapselte erfolgreich das flammhemmende Tris(2-chlorethyl)phosphat (TCP) in Kern-Schale-Poly(harnstoff-formaldehyd)-Mikrokapseln mittels In-situ-Polymerisation.

Derzeit gibt es auch einige neuartige Designschemata. Yi Cui et al. hat einen neuartigen intelligenten elektrogesponnenen Separator mit thermisch ausgelösten flammhemmenden Eigenschaften für Lithium-Ionen-Batterien entwickelt. Die elektrogesponnenen Fasern bestehen aus einem Triphenylphosphat (TPP)-Kern und einer Poly(vinylidenfluorid-co-hexafluorpropylen) (PVDF-HFP)-Hülle. Wenn der Lithium-Ionen-Akku normal funktioniert, hat TPP keinen Einfluss auf die Ladeleistung. Wenn die Batterie jedoch überhitzt, schmilzt und reißt die Copolymerhülle, wodurch das Flammschutzmittel TPP freigesetzt wird, das freie Radikale einfängt und so eine durch thermisches Durchgehen verursachte Verbrennung und Explosion in Lithium-Ionen-Batterien verhindert. Die Einkapselung von TPP in eine schützende Polymerhülle verhindert die direkte Auflösung des Flammschutzmittels im Elektrolyten und vermeidet so negative Auswirkungen auf die Batterieleistung. Durch das thermische Schmelzen der Polymerhülle wird das Flammschutzmittel freigesetzt, wodurch die Verbrennung hochentzündlicher Elektrolyte unter Bedingungen des thermischen Durchgehens der Lithium-Ionen-Batterie wirksam unterdrückt wird. Es wird erwartet, dass solche intelligenten Separatoren in Zukunft effektive Anwendungen finden werden.

IV. Abschluss​

Chinas Lithiumbatterieindustrie befindet sich in einer Phase rasanter Entwicklung und der Einsatz von Lithiumbatterien findet immer mehr Verbreitung. In praktischen Anwendungen haben jedoch Vorfälle von thermischem Durchgehen und Explosionen von Batterien erhebliche Debatten über die Batteriesicherheit ausgelöst. Die Erforschung und Herstellung neuer Verbundseparatoren mit guter thermischer Stabilität und neuen, effizienten Elektrolytadditiven wird im Mittelpunkt der künftigen Branchenentwicklung stehen.

In den letzten Jahren hat die inländische Separatorenproduktion erhebliche Fortschritte beim Kapazitätsaufbau, der Kostensenkung und der technologischen Verbesserung gemacht. Allerdings werden die meisten High-End-Abscheider immer noch importiert und es gibt relativ wenige inländische Hersteller mit vergleichbarer Leistung. Ein Großteil der fortgeschrittenen Forschung verbleibt im universitären Labor- und Forschungsinstitutsstadium. Daher müssen wir uns weiterhin wissenschaftlichen Herausforderungen stellen und experimentelle Errungenschaften schrittweise in die Industrialisierung überführen. Durch die gemeinsamen Forschungsbemühungen von Regierung, Wissenschaft und Industrie wird die Sicherheitsleistung von Lithium-Ionen-Batterien künftig effektiver gewährleistet. Dies wird auch eine fördernde Rolle bei der wirtschaftlichen Entwicklung Chinas spielen, und China ist in der neuen Ära bereit, das globale Wirtschaftswachstum anzuführen.