德国新型聚合物集流器突破锂电池安全瓶颈,弗劳恩霍夫FEP创新卷对卷工艺提升电动汽车动力与防火性能

2025-09-30 03:58:08 9839次浏览

  

当电路出现短路时,聚合物基体材料会立即熔断,快速切断电流通路。

德国科研团队近日研发出创新的卷对卷生产工艺,这项技术不仅能提升锂电池的安全性能,还能有效增加其能量密度。

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。

随着电动汽车市场持续扩张,这种内置安全装置的新型集流器将在预防锂离子电池起火方面发挥重要作用。

热失控防护机制

该技术主要针对传统锂离子电池存在的火灾隐患。这些隐患通常由过度充电、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性,因其 并非单一储能单元,而是由众多电芯堆叠组成。一旦某个电芯因化学反应起火,产生的高温会迅速波及相邻电芯,最终可能导致整个电池组燃烧。

创新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。

这项看似简单的改进带来显著优势:首先减轻了集流器重量,从而提高电池能量密度,实现更大功率和更小体积。

更重要的是其安全性能。当短路发生时,聚合物基材会立即熔断,快速切断电路。

这种机制有效阻止热量积聚,从根本上预防热失控风险,相当于为电池内置了安全保险装置。

弗劳恩霍夫FEP研究所通过电子束蒸镀技术,优化了卷对卷生产工艺,实现了金属涂层的精准沉积。

项目技术负责人克劳斯·卢伯解释道:"研发关键在于确保聚合物薄膜和涂层工艺能使集流器厚度与传统金属薄膜相当,同时保持金属层的最佳导电性能。"

最终,团队成功攻克了这一技术难题。

面向未来的安全电池

新工艺实现了在聚合物薄膜上双面沉积铜和铝涂层,每层厚度可达1微米。

两种金属涂层都形成了致密平整的薄膜,完全满足电池生产的工艺要求。

 

实际测试验证了其性能。合作单位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。

测试报告显示:"通过与传统电池的对比测试,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都展现出同等优异的表现。"

研究人员表示,这种卷对卷生产工艺可实现新型聚合物基金属电池部件的大规模量产。

该技术突破意味着在相同体积下,电池可以储存更多电能——这将延长智能手机的 续航时间,或增加电动汽车的行驶里程。

更重要的是,当发生短路时,新型集流器的设计能有效防止过热和潜在的火灾风险。

这项创新为电池制造商开发下一代高性能锂离子电池奠定了重要基础。

 

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