聚对苯二甲酰对苯二胺(以下简称PPTA)是一种刚性液晶高分子,具有优异的热稳定性,热分解温度高达550℃。将PPTA取向制成的纤维还具有优异的力学性能,因此PPTA是一种有效的解决锂离子电池隔膜耐热隐患的材料。但是由于PPTA分子刚性,而且分子间有强烈的氢键作用,所以在普通溶剂中很难溶解,因此将其制成多孔膜在技术上还是一个巨大的挑战。本项成果在大量研究基础上提出了一种新的制备对位芳纶/聚烯烃复合隔膜的方法,利用对位芳纶的刚性及高耐热性,制备出各项性能满足锂离子电池性能要求且可以大幅提高电池安全性的隔膜材料。
1)直接使用聚合完成的芳纶聚合物溶液作为涂覆浆料,避免了芳纶纤维或树脂难以溶解的问题,且更加节省溶剂与能源。
2)助溶剂的用量少,无需升温即可全部溶解,且在水洗过程中易除去,既减少能耗也避免了杂质对电池性能造成的不良影响。
3)制备得到的芳纶聚合浆料,粘度及表面能低,对聚烯烃基膜的润湿性好,基膜无需电晕处理,也无需在浆料中添加粘结剂即可牢固结合,可以简化制备流程,同时提升隔膜的耐高温性能。
庹新林,副教授。对位芳纶领域专家,对对位芳纶的生产应用有系统深入的研究,获相关中国授权发明专利30余项,美国授权发明专利2项,两项专利分别获得中国专利优秀奖和纺织联合会专利银奖等。SCI收录刊物论文60余篇,合作撰写教材1部,公开和授权发明专利30余项。获山东省(2017年)及国家(2019年)产学研合作创新奖(一等奖)各1项、中国专利优秀奖(2018年)和纺织联合会专利银奖(2020年)各1项、中国石化联合会青年科技突出贡献奖(2018年)1项、第九届(2018年)中国金桥奖1项及北京市发明协会发明金奖(2020年)1项。
王罗新,武汉纺织大学材料科学与工程学院三级教授,硕士生导师。高性能纤维材料及应用(聚苯硫醚超细纤维、液晶聚芳酯纤维、芳纶纳米纤维、锂电池隔膜材料、高温过滤材料、熔喷无纺布材料等)、纤维增强复合材料等。作为项目负责人承担了国家科技支撑计划子课题、湖北省协同创新中心项目、教育部重点项目、四川省科技支撑计划、湖北省教育厅重大项目、省自然科学基金、武汉市科技攻关计划以及多项横向课题项目。累计发表学术论文150余篇,其中SCI、EI收录论文100余篇。
评价单位:“科创中国”军民两用技术应用产业服务团 (中国兵工学会)
评价时间:2023-11-15
综合评价
该成果由聚对苯二甲酰对苯二胺加工而成,对传统电池隔膜行业有一定的引领性作用,技术创新性很强,且技术成熟,投资回报比较可靠,目标市场处于成长市场,但该市场很快会出现多种技术路线,产品竞争会很激烈。
锂离子电池隔膜作为锂电池四大关键材料之一,成本约占锂离子电池成本的10%-20%,毛利率可达50%-60%,是四大主要材料中毛利率最高产品。
总体而言,该项目技术思路方向很好,未来市场空间大,有利于当前政策要求,转化成熟度很高,值得支持推广。建议强化相应产品开发,加大产业链开发力度。
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