【资讯】华为开发出复合绝缘涂层技术，可用于动力和储能电芯

加速动力和储能电芯的快速发展和应用。一方面，快充长循环背景下，动力电芯高压平台由400V向800V演进，且800V高压平台已逐步开始落地；另一方面，大型商储也呈现“容量向上”的迭代演进趋势，逐步由2MWh向5MWh发展，系统因此具有更高的电压。基于此双重演进方向，电芯强电安全性尤为重要，也对电芯的耐压能力提出了更高的要求。

电芯应用常见的安全失效问题包括内部腐蚀和外部绝缘失效。电芯应用过程中出现异常内短路往往引发壳体腐蚀，最终出现漏液失效。而电芯内部防爆阀较为薄弱，经过电解液长期腐蚀易导致刻痕失效漏液。另外，电芯存放或使用过程中易接触到酸性或碱性等腐蚀性物质，从外部腐蚀铝壳导致漏液，从而导致负极和壳体外部短接会导致壳体嵌锂而发生电化学腐蚀漏液。而系统端不同电芯壳体外部短接则会产生串联高电压，电解液在高电压下产生异常局部拉弧爆燃也会导致铝壳破洞漏液。如何阻断电芯的长周期腐蚀、改善防爆阀应力不均腐蚀、降低壳体异常高电压击穿风险，是保障电芯安全性的关键因素。

目前，在电芯壳体的内壁设置黏结层是解决上述问题的主要方法。然而，现有在电芯壳体的内壁设置的黏结层存在涂层之间结合力不佳，界面结合稳定性差，且不具备自发阻断腐蚀能力等问题。因此，研制一种适用于保护电芯和/或防爆阀的复合绝缘涂层，用于阻断电芯长周期腐蚀，改善防爆阀应力不均腐蚀，降低电芯壳体异常高电压击穿风险，从而保障电芯的安全性，显得尤为重要。因此，本申请的目的在于提供一种复合绝缘涂层及其制备方法，以及一种电芯及其应用，旨在解决上述存在的问题。

本申请提供的复合绝缘涂层，具有叠层设置的皮膜层和黏结层的双层结构，其中，皮膜层中包括带负电性官能团的有机组分和带正电性金属离子，有机组分中带负电性官能团能够与带正电性金属离子通过络合作用在微观上形成动态交联的网络结构，一方面使得复合绝缘涂层对电解液具有高遮盖特性和韧性，有效降低电解液对应用基体的腐蚀；另一方面，动态交联的网络结构中络合的带正电性金属离子可以起到抑制剂作用，当基体因腐蚀作用出现破损、缺口等缺陷时，皮膜层中带正电性金属离子能够通过与酸性或碱性介质发生物化反应转化成不溶性金属沉淀物质，该不溶性金属沉淀物质在缺陷处不断析出聚集，能够有效填补复合绝缘涂层以及基体的缺陷，从而实现自发阻断腐蚀，更好的保护基体不被腐蚀。另外，包括带负电性官能团的有机组分和带正电性金属离子的皮膜层与应用基体的表面结合效果好，能够稳定且牢固的结合在金属等基体表面，实现对基体的保护。黏结层包括含极性官能团的有机物，该黏结层不与电解液反应，具有高电解液遮盖性，即电解液阻隔特性，进一步降低电解液对应用基体的腐蚀。另外， 黏结层中有机物的极性官能团能够与皮膜层中带负电性官能团在界面处形成化学键合，不但提高了皮膜层与黏结层之间的结合力以及结合稳定性，保证涂层界面稳定；而且提高了复合绝缘涂层的自修复功能，能够更好的保障双层结构界面的稳定共形，从而提高复合绝缘涂层对应用基体的保护效果。并且，黏结层具有高韧性，能够为应用基体的形变提供应力缓冲，降低应用基体形变风险，进一步提高基体的应用稳定性。

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本申请复合绝缘涂层的制备方法，制备包括带负电性官能团的有机组分和带正电性金属离子的金属组分的混合浆料后，将混合浆料在应用基体表面制成膜层，使有机组分中带负电性官能团和无机组分中带正电性金属离子通过络合作用在微观上形成动态交联的网络结构。将含极性官能团的有机物在所述皮膜层的表面制成膜层，使有机物中极性官能团与皮膜层有机组分中带负电性官能团形成化学键合，从而在皮膜层表面形成稳定的黏结层，得到复合绝缘涂层。 制备工艺简单，适用于大规模工业化生产和应用。制得的复合绝缘涂层中皮膜层对电解液具有高遮盖特性和韧性，能够协同封闭电解液，具有高的机械稳定性，有效降低电解液对应用基体的腐蚀；并且带正电性金属离子能够通过与酸性或碱性介质发生物化反应转化成不溶性金属沉淀物质不断析出聚集，有效填补复合绝缘涂层及基体的缺陷，对复合绝缘涂层达到自修复的效果，并对应用基体实现自发阻断腐蚀，更好的保护基体不被腐蚀。另外，黏结层设置在皮膜层表面，包含的含极性官能团的有机物可与皮膜层有机组分中带负电性官能团在界面处可形成化学键合， 提高了皮膜层与黏结层之间的结合力以及结合稳定性，保证涂层界面稳定，提高了复合绝缘涂层的自修复功能，更好的保障双层结构界面的稳定共形，提高复合绝缘涂层对应用基体的保护效果。并且，复合绝缘涂层具有高韧性和高绝缘性，能够降低应用基体形变风险以及异常高压电击穿风险，提高基体的应用稳定性。

本申请电芯中电芯壳体的内壁表面和/或防爆阀的内侧表面设置有上述复合绝缘涂层，该复合绝缘涂层包括叠层设置的皮膜层和黏结层的双层结构，其中皮膜层贴附在电芯壳体的内壁表面和/或防爆阀的内侧表面，黏结层朝向电池极芯。 该复合绝缘涂层具有高电解液遮盖特性及稳定性，能够有效阻断防爆阀和/或电芯壳体的长周期腐蚀。同时，该复合绝缘涂层具有高绝缘性、高韧性以及自修复功能，能够有效改善电芯壳体和/或防爆阀应力不均产生微裂纹隐患，降低电芯壳体和/或防爆阀异常高压电击穿导致漏液的风险，提升长期使用可靠性。同时，可参与防爆阀预设压力调节，极端条件下复合绝缘涂层可提前软化失效，降低开阀压力并及时释放电芯内部压力及热量，极大保障了防爆阀密闭和安全功能。因而，通过复合绝缘涂层的应用，显著提高了电芯的安全性、稳定性、使用寿命等性能，使电芯具有更好且广泛的应用前景。

华为创立于1987年，是全球领先的ICT（信息与通信）基础设施和智能终端提供商，在通信网络、IT、智能终端和云服务等领域为客户提供有竞争力、安全可信赖的产品、解决方案与服务。产品涵盖了个人及家庭产品、企业业务产品、运营商网络产品、华为云服务四大方面，比如手机、电脑、穿戴、平板等。华为鸿蒙智行还与多家汽车制造商推出了问界、智界、享界、尊界等汽车品牌。目前，华为拥有20.7万员工，业务遍及170多个国家和地区，服务30多亿人口。2024年实现销售收入超过8600亿元，同比增长22%。（涂界）