鉅大LARGE | 點擊量:1130次 | 2022年12月05日
鋰電池隔膜材料基本參數(shù)以及性能要求
●透氣率
從學(xué)術(shù)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(yè)化生產(chǎn)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(shù),或者叫Gurley數(shù)。這個數(shù)是這么含義的,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要的時間,氣體的體積量一般為50cc,有些公司也會標(biāo)100cc,最后的結(jié)果會差兩倍。
●浸潤度
為了保證鋰離子電池的內(nèi)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(rèn)的檢測標(biāo)準(zhǔn)。
●化學(xué)穩(wěn)定性
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
換句話說就是要求鋰離子電池隔膜在電化學(xué)反應(yīng)中是惰性的。經(jīng)過若干年的工業(yè)化檢驗,一般認(rèn)為目前隔膜用材料PE或PP是滿足化學(xué)惰性要求的。
●厚度
關(guān)于動力鋰離子電池來說,由于裝配過程的機(jī)械要求,往往要更厚的隔膜,當(dāng)然關(guān)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(dāng)然也不排除有些電極表面處理不好,粉塵較多導(dǎo)致的一些諸如微短路等情況。
●熱穩(wěn)定性
隔膜要在鋰離子電池使用的溫度范圍內(nèi)(-20C~60C)保持熱穩(wěn)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?nèi)阻有一定的關(guān)系,但不同種隔膜之間的空隙率的絕對值無法直接比較。
鋰離子電池隔膜材料的性能要求
鋰離子電池由正、負(fù)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(guān)鍵內(nèi)層組件之一。隔膜吸收電解液后,可隔離正、負(fù)極,以防止短路,同時允許鋰離子的傳導(dǎo)。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(dǎo),防止爆炸。
隔膜性能的優(yōu)勢決定電池的界面結(jié)構(gòu)和內(nèi)阻,進(jìn)而影響電池的容量、循環(huán)性能,充放電電流密度等關(guān)鍵特性。性能優(yōu)異的隔膜對提高鋰離子電池的綜合性能起著有重要的用途。
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(kuò)大隔膜與電解液的接觸面,從而新增離子導(dǎo)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(xué)穩(wěn)定性:隔膜在電解液中應(yīng)當(dāng)保持長久的穩(wěn)定性,不與電解液和電極物質(zhì)反應(yīng)。其化學(xué)穩(wěn)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(wěn)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(dāng)溫度升高的時候,隔膜應(yīng)當(dāng)保持原有的完整性和一定的力學(xué)性能,發(fā)揮隔離正、負(fù)極、防止短路的用途。
4、安全保護(hù)性能:隨著鋰離子電池應(yīng)用范圍的逐漸擴(kuò)大,尤其是動力鋰電池領(lǐng)域,鋰離子電池的安全性成為鋰離子電池廠家的最為重視的環(huán)節(jié)。作為鋰離子電池最為關(guān)鍵的核心材料,對隔膜也提出了更高的要求。
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