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标题: [行业交流] 锂电池隔膜参数有哪些?隔膜的性能要求
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锂电池隔膜参数有哪些?隔膜的性能要求

锂电池隔膜参数有哪些?隔膜的性能要求。锂离子电池隔膜作为锂离子电池四大主要材料之一,一般是绝缘性较好的材料,提供锂离子在电解液中的迁移通道。隔膜的性能参数对锂电池性能影响重大。因此设计与制备良好的隔膜材料对于提高锂离子电池容量、安全性等性能具有非常重要的作用。

锂离子电池隔膜基本参数有哪些?

影响锂离子电池隔膜性能的主要因素包括隔膜化学稳定性、力学强度、孔隙率大小及润湿性、安全保护的自关闭性能等几个方面。

●透气率

从学术角度来说,隔膜在电池中是惰性的,即隔膜不是电池的必要组成部分,而仅仅是电池工业化生产的要求。通常来说,锂离子电池隔膜中会有一个透气率的参数,或者叫Gurley数。这个数是这么定义的,即一定体积的气体,在一定压力条件下通过一定面积的隔膜所需要的时间,气体的体积量一般为50cc,有些公司也会标100cc,最后的结果会差两倍。

●浸润度

为了保证锂电池的内阻不是太大,要求隔膜是能够被电池所用电解液完全浸润。这方面没有一个公认的检测标准。

●化学稳定性

换句话说就是要求锂电池隔膜在电化学反应中是惰性的。经过若干年的工业化检验,一般认为目前隔膜用材料PE或PP是满足化学惰性要求的。

●厚度

对于动力锂电池来说,由于装配过程的机械要求,往往需要更厚的隔膜,当然对于动力用大电池,安全性也是非常重要的,而厚一些的隔膜往往同时意味着更好的安全性。

●孔径

一般来说,隔膜为了阻止电极颗粒的直接接触,很重要的一点就是防止电极颗粒直接通过隔膜。目前所使用的电极颗粒一般在10微米的量级,一般来说,亚微米孔径的隔膜足以阻止电极颗粒的直接通过,当然也不排除有些电极表面处理不好,粉尘较多导致的一些诸如微短路等情况。

●热稳定性

隔膜需要在锂电池使用的温度范围内(-20C~60C)保持热稳定。一般来说目前隔膜使用的PE或PP材料均可以满足上述要求。

●孔隙率

目前,锂离子电池用隔膜的孔隙率为40%左右。孔隙率的大小和内阻有一定的关系,但不同种隔膜之间的空隙率的绝对值无法直接比较。

锂电池隔膜材料的性能要求

锂离子电池由正、负极材料、电解液、隔膜以及电池外壳组成。隔膜作为电池的“第三极”,是锂离子电池中的关键内层组件之一。隔膜吸收电解液后,可隔离正、负极,以防止短路,同时允许锂离子的传导。在过度充电或者温度升高时,隔膜通过闭孔来阻隔电流传导,防止爆炸。

隔膜性能的优势决定电池的界面结构和内阻,进而影响电池的容量、循环性能,充放电电流密度等关键特性。性能优异的隔膜对提高锂电池的综合性能起着有重要的作用。

1、润湿性和润湿速度:较好的润湿性有利于提高隔膜与电解液的亲和性,扩大隔膜与电解液的接触面,从而增加离子导电性,提高电池的充放电性能和容量。隔膜对电解液的润湿性可通过测定其吸液率和持液率来衡量。

2、化学稳定性:隔膜在电解液中应当保持长久的稳定性,不与电解液和电极物质反应。其化学稳定性是通过测定耐电解液腐蚀能力和胀缩率来评价的。

3、热稳定性:电池在充放电过程中会释放热量,尤其在短路或过充电的时候,会有大量热量放出。因此,当温度升高的时候,隔膜应当保持原有的完整性和一定的力学性能,发挥隔离正、负极、防止短路的作用。

4、安全保护性能:随着锂电池应用范围的逐渐扩大,尤其是动力电池领域,锂离子电池的安全性成为锂电池厂家的最为重视的环节。作为锂电池最为关键的核心材料,对隔膜也提出了更高的要求。

目前锂电池用隔膜一般都能够提供一个附加的功能,就是热关闭。这一特性可以为锂离子电池提供一个额外的安全保护。该功能主要参数为闭孔温度和破膜温度。

锂离子电池隔膜需要具备的诸多特性,对其生产工艺提出了特殊的要求,而生产工艺包括原材料配方和快速配方调整、微孔制备技术、成套设备自主设计等工艺。其中,微孔制备技术是锂离子电池隔膜制备工艺的核心,其分为干法单向拉伸、干法双向拉伸和湿法工艺。

随着锂电池产业的迅速发展,业内对隔膜的需求也在不断提高。因此,隔膜标准的制定也需要及时跟进。对于特性型号的电池而言,隔膜材料的选型非常重要。选对适合的材料和规格,是制造出高品质电池的必要条件。

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