德国新型聚合物集流器突破锂电池安全瓶颈,弗劳恩霍夫电子束技术提升电动汽车动力与防火性能

2025-09-29 03:17:01 7641次浏览

  

当电路发生短路时,聚合物基体材料能够快速熔断,立即切断电流通路。

德国科研团队近日研发出一项创新的卷对卷生产工艺,该技术不仅能提升锂电池的安全性能,还能显著增加其能量密度。这项突破性工艺由弗劳恩霍夫电子束和等离子体技术研究所(Fraunhofer FEP)开发,专门用于制造锂离子电池的新型关键组件——聚合物基金属集流器。

随着电动汽车的快速普及,这种新型集流器作为内置安全装置,在预防锂离子电池起火方面发挥着重要作用。

有效预防热失控

该技术主要针对传统锂离子电 池存在的火灾隐患进行改进。这类安全隐患通常由过充、部件损坏或温度过高引发的"热失控"现象导致。

电动汽车电池起火具有特殊的扑救难度,因为其并非单一整体,而是由众多独立电芯堆叠组成。一旦某个电芯因化学反应起火,产生的高温会迅 速波及邻近电芯,最终导致整个电池包陷入火海。

与传统金属箔片不同,新型集流器采用聚合物薄膜作为基材,其双面均镀有超薄的铝或铜涂层。

这一创新设计带来多重优势:首先,集流器重量减轻直接提升了电池电芯的能量密度,在更小体积内实现了更大功率输出。

更重要的是其卓越的安全性能。当短路发生时,聚合物基材会立即熔断,快速切断电流通路,有效阻止热量积累,从根本上避免危险的热失控发生,相当于为电池内置了一道安全屏障。

弗劳恩霍夫FEP研究所通过电子束蒸镀技术,成功优化了卷对卷生产工艺。项目技术经理克劳斯·卢伯解释道:"研发关键在于既要使集流器厚度与传统金属薄膜相当,又要确保金属涂层具备最优导电性能。"

最终,团队成功攻克了这一技术难题。

开创电池安全新时代

新工艺实现了在聚合物薄膜上双面镀覆铜或铝涂层,每层厚度可达1微米。无论使用哪种金属,都能制备出平整致密的薄膜,完全满足电池生产的工艺要求。

实际测试结果令人振奋。合作单位布伦瑞克工业大学已将这种新型集流器成功应用于软包电池。对比测试显示,采用新型集流器的电池在充放电性能和循环稳定性方面与传统电池表现相当。

这项突破性技术为大规模生产聚合物基金属电池组件奠定了基础。新型组件不仅能提升电池储能密度,延长电子设备续航时间或增加电动汽车行驶里程,其独特的安全设计更能有效预防短路引发的过热和火灾风险。

这一重要进展为开发下一代高性能锂离子电池提供了坚实的技术支撑。

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