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    鋰電池隔膜參數有哪些?隔膜的性能要求

    來源:存能電氣  日期:2019-07-17 13:59  瀏覽量:

      鋰電池隔膜參數有哪些?隔膜的性能要求。鋰離子電池隔膜作為鋰離子電池四大主要材料之一,一般是絕緣性較好的材料,提供鋰離子在電解液中的遷移通道。隔膜的性能參數對鋰電池性能影響重大。因此設計與制備良好的隔膜材料對于提高鋰離子電池容量、安全性等性能具有非常重要的作用。

      鋰離子電池隔膜基本參數有哪些?

      影響鋰離子電池隔膜性能的主要因素包括隔膜化學穩定性、力學強度、孔隙率大小及潤濕性、安全保護的自關閉性能等幾個方面。

    鋰電池隔膜.jpg

      ●透氣率

      從學術角度來說,隔膜在電池中是惰性的,即隔膜不是電池的必要組成部分,而僅僅是電池工業化生產的要求。通常來說,鋰離子電池隔膜中會有一個透氣率的參數,或者叫Gurley數。這個數是這么定義的,即一定體積的氣體,在一定壓力條件下通過一定面積的隔膜所需要的時間,氣體的體積量一般為50cc,有些公司也會標100cc,最后的結果會差兩倍。

      ●浸潤度

      為了保證鋰電池的內阻不是太大,要求隔膜是能夠被電池所用電解液完全浸潤。這方面沒有一個公認的檢測標準。

      ●化學穩定性

      換句話說就是要求鋰電池隔膜在電化學反應中是惰性的。經過若干年的工業化檢驗,一般認為目前隔膜用材料PE或PP是滿足化學惰性要求的。

      ●厚度

      對于動力鋰電池來說,由于裝配過程的機械要求,往往需要更厚的隔膜,當然對于動力用大電池,安全性也是非常重要的,而厚一些的隔膜往往同時意味著更好的安全性。

      ●孔徑

      一般來說,隔膜為了阻止電極顆粒的直接接觸,很重要的一點就是防止電極顆粒直接通過隔膜。目前所使用的電極顆粒一般在10微米的量級,一般來說,亞微米孔徑的隔膜足以阻止電極顆粒的直接通過,當然也不排除有些電極表面處理不好,粉塵較多導致的一些諸如微短路等情況。

      ●熱穩定性

      隔膜需要在鋰電池使用的溫度范圍內(-20C~60C)保持熱穩定。一般來說目前隔膜使用的PE或PP材料均可以滿足上述要求。

      ●孔隙率

      目前,鋰離子電池用隔膜的孔隙率為40%左右??紫堵实拇笮『蛢茸栌幸欢ǖ年P系,但不同種隔膜之間的空隙率的絕對值無法直接比較。

      鋰電池隔膜材料的性能要求

      鋰離子電池由正、負極材料、電解液、隔膜以及電池外殼組成。隔膜作為電池的“第三極”,是鋰離子電池中的關鍵內層組件之一。隔膜吸收電解液后,可隔離正、負極,以防止短路,同時允許鋰離子的傳導。在過度充電或者溫度升高時,隔膜通過閉孔來阻隔電流傳導,防止爆炸。

      隔膜性能的優勢決定電池的界面結構和內阻,進而影響電池的容量、循環性能,充放電電流密度等關鍵特性。性能優異的隔膜對提高鋰電池的綜合性能起著有重要的作用。

      1、潤濕性和潤濕速度:較好的潤濕性有利于提高隔膜與電解液的親和性,擴大隔膜與電解液的接觸面,從而增加離子導電性,提高電池的充放電性能和容量。隔膜對電解液的潤濕性可通過測定其吸液率和持液率來衡量。

      2、化學穩定性:隔膜在電解液中應當保持長久的穩定性,不與電解液和電極物質反應。其化學穩定性是通過測定耐電解液腐蝕能力和脹縮率來評價的。

      3、熱穩定性:電池在充放電過程中會釋放熱量,尤其在短路或過充電的時候,會有大量熱量放出。因此,當溫度升高的時候,隔膜應當保持原有的完整性和一定的力學性能,發揮隔離正、負極、防止短路的作用。

      4、安全保護性能:隨著鋰電池應用范圍的逐漸擴大,尤其是動力電池領域,鋰離子電池的安全性成為鋰電池廠家的最為重視的環節。作為鋰電池最為關鍵的核心材料,對隔膜也提出了更高的要求。

      目前鋰電池用隔膜一般都能夠提供一個附加的功能,就是熱關閉。這一特性可以為鋰離子電池提供一個額外的安全保護。該功能主要參數為閉孔溫度和破膜溫度。

      鋰離子電池隔膜需要具備的諸多特性,對其生產工藝提出了特殊的要求,而生產工藝包括原材料配方和快速配方調整、微孔制備技術、成套設備自主設計等工藝。其中,微孔制備技術是鋰離子電池隔膜制備工藝的核心,其分為干法單向拉伸、干法雙向拉伸和濕法工藝。

      隨著鋰電池產業的迅速發展,業內對隔膜的需求也在不斷提高。因此,隔膜標準的制定也需要及時跟進。對于特性型號的電池而言,隔膜材料的選型非常重要。選對適合的材料和規格,是制造出高品質電池的必要條件。

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