变厚度锂电池锂电性能大突破？新型“厚电极”可使续航提升1倍充电也更快|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

锂电性能大突破？新型“厚电极”可使续航提升1倍充电也更快

财联社上海9月28日（编辑黄君芝） 为了提升充电速度并增加续航里程，德州大学奥斯汀分校的科学家们近期提出了一种很有前途的设计。据悉，这一突破的关键在于，利用由垂直堆叠层组成的加厚电极使锂离子更易于移动。

研究人员解释称，更厚的电极意味着更高的储能潜力，因为锂离子能够覆盖更多的面积。而扁平的传统电极材料层，会迫使锂离子在进出时来回弯曲，最终拖慢了充电的速度。

他们进一步指出，这项工作旨在寻求可用于未来电动汽车的大功率储能系统。不过使用非常精细的二维材料堆叠层来制成电池的电极，也有着一定的局限性。

该项研究论文的作者Guihua Yu说，“通常情况下，二维材料被视作高速储能应用的潜在候选材料，理由是它们只需几纳米厚、就可以快速传输电荷。然而，对于基于厚电极设计的下一代高性能电池来说，纳米片的重新堆叠可能会导致电荷传输的重大瓶颈，导致难以兼顾高能和快速充电。”

有鉴于此，为了实现高能和快充，科学家们想出了一种将电极材料薄层组合到一起的新方法。具体而言，他们通过使用磁场仔细地操纵这些薄层的方向，将它们以垂直、而不是传统方式来堆叠。如此一来，就创造出了可让锂离子更高效通过的“高品质路径”。

研究论文合著者Zhengyu Ju补充道，“这种电极表现出了优异的电化学性能，部分原因是新设计的独特架构具有高机械强度、高导电性、以及促进锂离子传输的特性。”

据悉，该团队所创的电极性能远远超过了已实现商业化的电极。与采用水平堆叠电极层的对照组相比，垂直堆叠方案能够在30分钟内充满50%电池容量，远快于前者的2小时30分钟。这项研究成果已于近期发表在了《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

尽管研发工作仍处于早期阶段，但研究人员们援引测试结果称，其厚电极提供了目前为止文献报道中提到的最佳容量参考数据，他们坚信其技术路线有望让EV续航达到市售产品的两倍。不过，要实现这一目标，还有很多工作要做。

4微米！这里的锂电池隔膜越做越薄

近日，在沧州明珠隔膜科技有限公司车间，工作人员对生产出的锂电池隔膜进行检查。河北日报记者戴绍志摄

一张锂电池隔膜，厚度只有4微米，相当于头发丝直径的十分之一，里面却有无数纳米级的微孔。可别小看了这些微孔，它们既能把锂电池正负极分隔开，防止短路，又能保证锂离子自由通行，让电池正常充放电。

4微米厚的锂电池隔膜是怎么做出来的？近日，记者走进位于沧州高新技术产业开发区的沧州明珠隔膜科技有限公司一探究竟。

在公司近千米长的无尘车间里，生产线高速运转，一卷卷形如白色塑料布的锂电池隔膜陆续走下生产线。

“看看，能看见微孔吗？”沧州明珠隔膜科技有限公司技术负责人刘乘志拿起一张锂电池隔膜，向记者展示。记者无论用眼看，还是用手摸，始终找不到微孔的踪迹。

这时，刘乘志又拿起一张锂电池隔膜电子显微镜照片给记者看。在这张将隔膜放大了5万倍的照片上，记者看到了密密麻麻的微孔。

锂电池隔膜的厚度和孔径直接影响电池的容量、循环以及安全性能等。近年来，我国自主研发的锂电池隔膜越来越薄，厚度从10微米逐渐缩减，隔膜中微孔的稳定性和均匀性也越来越高。

“在保证强度的情况下，隔膜是越薄越有‘锂’、有孔才有‘锂’。目前，我们量产的锂电池隔膜最薄的已经降到了4微米。”刘乘志说。

隔膜越做越薄、微孔越做越均匀，秘诀是啥？

“关键就是我们自主研发的湿法双向同步拉伸工艺。”刘乘志告诉记者，沧州明珠隔膜科技有限公司是国内首家采用该技术的锂电池隔膜企业。

故事要从十几年前讲起。当时，锂电池隔膜生产技术被部分发达国家垄断，因而锂电池隔膜价格十分昂贵。为破解高端隔膜长期依赖进口的局面，沧州明珠隔膜科技有限公司启动了锂电池隔膜的研究开发。他们凭借多年来在双向拉伸薄膜技术领域的积累，对标国外技术先进企业，选择了代表国际领先水平、开发难度最大的湿法双向同步拉伸工艺，加大科研投入，进行技术攻关。

通过不懈努力，从原料配比，到拉伸成膜，再到萃取成孔，他们连续突破多道难题，终于成功研发出湿法双向同步拉伸工艺。据介绍，该工艺可以将膜片在纵横两个方向同时拉伸，让隔膜上的微孔规则成形，如同筛网一般，从而提升锂电池能量密度和稳定性。

在公司正在运行的锂电池隔膜生产线上，记者看到，一条丝带般的白色薄膜进入同步拉伸设备后，在纵向进行拉伸的同时，横向也在同步拉伸。经过这道工序后，一张更薄、更均匀的锂电池隔膜就制作完成了。

“因为湿法双向同步拉伸工艺的技术突破，锂电池隔膜实现了‘沧州造’，且价格只有进口隔膜的1/20。”刘乘志说，公司已成为世界范围内少数几家同时掌握干法单拉隔膜、湿法双拉隔膜和涂布改性隔膜3项核心技术的企业之一。目前，公司一年可生产6亿平方米锂电池隔膜，可铺满8万个标准足球场。

在刘乘志看来，过去，锂电池隔膜一度成为国内锂电池行业发展的短板，“如今，通过科技创新，我们的产品不仅实现了国产化，技术和性能也越发先进。这一张张隔膜，成为我们因地制宜发展新质生产力的‘王牌’。”

为加快抢占新赛道，该公司又投资35亿元建设年产12亿平方米锂离子电池湿法隔膜项目，目前项目正在加紧施工中。据了解，该项目生产线产品幅宽达到7.2米，设计速度达到120米/分钟，并采用公司独创的制造执行系统，具有全程管控、高品质、高智能特征，达到世界领先水平。预计2026年项目投产后，这条生产线将成为业内最新、单线产能最大的生产线之一。(记者戴绍志)