德国新型聚合物集流器突破电池安全瓶颈,弗劳恩霍夫电子束技术实现高密度锂电防短路革命

2025-09-28 19:27:14 3655次浏览

  

当电路出现短路时,聚合物基体材料会迅速熔断,立即切断电流通路。

德国科研团队创新性地开发出一套卷对卷生产工艺,该技术不仅能增强锂电池的安全性,还能显著提升其能量密度指标。

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)研发,专门用于制造锂离子电池的核心组  件——聚合物基金属集流器。随着电动汽车市场快速扩张,这种内置安全 装置将在预防电池起火方面发挥重要作用。

创新技术解决安全隐患

该技术主要针对传统锂离子电池存在的火灾隐患。这类风险通常源于过充、部件损坏或温度过高引发的"热失控"现象。

电动汽车电池灭火难度大的原因在于其结构特性。实际上,电池组由大量堆叠的独立电芯组成。当某个电芯因化学反应起火时,产生的高温会迅速波及相邻电芯,最终导致整个电池包陷入火海。

革命性的材料革新

新型集流器采用聚合物薄膜替代  传统金属箔,薄膜两侧镀有超薄铝层或铜层。这一看似简单的改进带来多重优势:不仅减轻了集流器重量,提升了电池能量密度,更重要的是大幅增强了安全性。

当短路发生时,聚合物基体会立即熔断,切断电流通路,有效阻止热量积累,从根本上预防热失控。这种设计相当于在电池内部集成了智能保险装置。

精密制造工艺突破

弗劳恩霍夫FEP研究所通过电子束蒸镀技术,成功开发出精密的卷对卷镀膜工艺。项目技术负责人克劳斯·卢伯解释道:"关键挑战在于确保聚合物薄膜与金属涂层的工艺匹配,既要保持与传统金属薄膜  相当的厚度,又要实现最优导电性能。"

经过反复试验,研究团队最终取得了成功。他们能在聚合物基底上沉积双面铜/铝涂层,每层厚度精确控制在1微米以内,且薄膜平整无褶皱,完全满足电池生产要求。

卓越的实测表现

项目合作方布伦瑞克工业大学已将这种新型集流器成功集成到软包电池中。测试数据显示,采用新型集流器的电池在电化学性能、不同充放电速率下的表现以及循环稳定性等方面,与传统电池相比毫不逊色。

这项技术为大规模生产奠定了基础。新型集流器不仅能提升电池储能密度,使电子设备续航更持久、电动车行驶距离更远,更重要的是为电池安全提供了可靠保障。当发生短路时,它能有效防止过热和火灾风险。

这一重大突破为开发下一代高性能锂离子电池铺平了道路,标志着电池技术发展迈入新阶段。

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