集流器: 德国新型电池薄膜将提升电动汽车动力与安全性
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若发生短路,聚合物基体材料会熔断,瞬间切断电流路径。
德国研究人员开发出一种新的卷对卷生产工艺,旨在提高锂电池的安全性并提升其能量密度。
弗劳恩霍夫电子束和等离子体技术研究所 (Fraunhofer FEP) 开发了这项工艺,用于制造锂离子电池的一种新型组件 —— 聚合物基金属集流器 (metal-on-polymer current collectors)。
随着电动汽车日益普及,这种新型集流器作为一种内置安全机制,可在防止锂离子电池起火方面发挥关键作用。
防止热失控
这项创新技术旨在解决传统锂离子电池固有的火灾风险。这种风险通常由过充、组件损坏或过热引起的“热失控”导致。
电动汽车电池起火难以扑灭,因为电池并非一个单一单元。实际上,它由许多堆叠在一起的独立电芯组成。一旦某个电芯因化学反应起火,如同热失控一样,其产生的强烈热量会迅速蔓延至相邻电芯,直至整个电池包被火焰吞噬。
新型集流器采用聚合物薄膜替代了传统的金属箔片,该薄膜两面均镀有薄薄的铝层或铜层。
这一看似微小的改变带来了巨大优势。首先,它减轻了集流器的重量,从而提高了电池电芯的能量密度。功率更大,体积更小。
但更重要的是,它对安全至关重要。如果发生短路,聚合物基体材料会直接熔断,瞬间切断电流路径。
这阻止了热量积聚,直接预防了危险的热失控。它相当于电池内部集成的安全保险丝。
弗劳恩霍夫 FEP 研究所完善了一种卷对卷工艺,利用电子束蒸镀技术精确地施加这些金属涂层。
技术项目经理克劳斯·卢伯 (Claus Luber) 表示:“挑战在于如何设计聚合物薄膜和涂层工艺,使得集流器的厚度能与现有金属薄膜相媲美,同时金属层能具有最佳的导电性。”
他们成功了!
更安全的未来电池
该工艺成功地在聚合物薄膜上沉积了铜和铝的双面涂层,每层厚度高达1微米。
对于两种金属,该工艺都生产出了致密、无褶皱的薄膜,使其非常适合集成到电池生产中。
性能证明一切。项目合作伙伴布伦瑞克工业大学 (TU Braunschweig) 已将这种新型聚合物基金属集流器集成到软包电池中。
研究人员指出:“对这些电池的电化学性能进行了测试,并与传统的参考电池进行了比较。”
新闻稿补充道:“在这些测试中,使用聚合物基金属集流器的电池,在不同充放电速率下的性能和循环稳定性方面,表现与参考电池相当。”
研究团队表示,利用这种新的卷对卷方法,可以大规模生产这些新型聚合物基金属电池部件。
这些新部件有助于电池在相同体积下储存更多电力,这意味着手机可能续航更久,或者电动汽车的行驶里程更长。
如果出现问题导致电池短路,这种新型集流器的设计能够防止危险的过热和潜在的火灾。
这一发展为电池制造商奠定了坚实的基础,以开发出性能更优的下一代锂离子电池。
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光大证券:维持中集安瑞科“买入”评级 25H1业绩符合预期热点栏目自选股数据中心行情中心资金流向模拟交易客户端 光大证券发布研报称,维持中集安瑞科(03899)“买入”评级,业绩符合预期。该行维持2025-27年归母净利润预测12.9/15.1/17.5亿元人民币,对应EPS为0.63/0.74/0.86元人民币