鋰電池隔膜紙性能要求

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1、隔膜的作用1.使電池的正,負(fù)極分隔開(kāi)來(lái),防止短路;2.吸附電池中電解液,確保高的離子電導(dǎo)率;3.有的還能防止對(duì)電池反應(yīng)有害的物質(zhì)在電極間遷移;4.保證在電池發(fā)生異常時(shí)使電池反應(yīng)停止,提高電池的安全性能;隔膜應(yīng)有的基本要求1.電絕緣性好（非電子導(dǎo)體）；2.對(duì)電解質(zhì)離子有很好的透過(guò)性，電阻低；3.對(duì)電解質(zhì)具有化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性；4.對(duì)電解質(zhì)潤(rùn)濕性好;5.具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，厚度盡可能小;隔膜性能主要指外觀;厚度;面密度;電阻;干態(tài)及濕態(tài)抗拉強(qiáng)度;孔率;孔徑;吸液率;吸液速率;保持電解液能力;耐電解液腐蝕能力

2、.隔膜在鋰離子電池的應(yīng)用1.主要作用2.基本要求3.主要性能及其評(píng)價(jià)4.隔膜主要性能對(duì)電池的影響主要作用1.利用其不導(dǎo)電性使電池正負(fù)極隔開(kāi),防止短路;2.依靠自身微孔結(jié)構(gòu)讓鋰離子通過(guò),使電解質(zhì)反應(yīng),保持良好的離子導(dǎo)電性;3.外部短路或錯(cuò)誤連接導(dǎo)致大電流,隔膜因熱變形使微孔閉塞切斷電流回路,確保安全.基本要求1.足夠的隔離性和電子絕緣性,能夠保證正負(fù)極的機(jī)械隔離和阻止活性物質(zhì)的遷移;2.有一定的孔徑,對(duì)鋰離子有很好的透過(guò)性,保證低的電阻和高的離子導(dǎo)電率;3.有足夠的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性,一定的耐濕性和耐腐蝕性;4

3、.對(duì)電解液浸潤(rùn)性好5.有足夠的力學(xué)性能和防震能力,厚度盡可能小;6.占的體積小,易于實(shí)現(xiàn)薄膜化;7.自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)性能好;主要性能及其評(píng)價(jià)1.電絕緣性能:用絕緣耐壓性來(lái)評(píng)價(jià).隔膜的絕緣耐壓性如果高的話(Celgard2400d的典型數(shù)值是1000±200V),他的電接觸耐壓能力也就提高.注入電解液前在電池上加電壓,如果感到有電流,那就說(shuō)明有電接觸,此評(píng)價(jià)的結(jié)果依賴于隔膜的強(qiáng)度和電池裝配條件,尤其是依賴于電極設(shè)計(jì).隔膜在保持電解液時(shí)電阻要低,如果此時(shí)電阻過(guò)高必將影響電池的容量特性及電池性能.隔膜的化學(xué)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方

4、法:通過(guò)測(cè)定耐電解液腐蝕能力和脹縮率來(lái)評(píng)價(jià).耐電解液腐蝕能力:將電解液加溫到50℃后將隔膜紙浸入其中4-6個(gè)小時(shí),取出洗凈,烘干與原樣比較.脹縮率:將隔膜紙浸泡在電解液中4-6h后檢測(cè)尺寸變化,與干態(tài)樣相減求百分率.隔膜紙的潤(rùn)濕性能評(píng)價(jià)方法:η=m2-m1/m1η為吸液率較好的潤(rùn)濕性能有利于隔膜同電解液間的親和,擴(kuò)大隔膜與電解液的接觸面積,增加電解液對(duì)膜的潤(rùn)濕度,使盡量多的鋰離子透過(guò)隔膜,從而增加離子導(dǎo)電性,電池的放電性和容量.拉伸強(qiáng)度:縱向和橫向拉伸強(qiáng)度(主要要求縱向)25μm厚的隔膜縱向拉伸強(qiáng)度在1000

5、kg/cm2以上.穿刺強(qiáng)度:與電極板表面的粗糙程度有關(guān),電極使用不同的材料要求隔膜的穿刺強(qiáng)度也不同.隔膜的力學(xué)性能隔膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.孔徑:可用壓汞法測(cè)定;通過(guò)汞的體積和壓力,微孔的大小有關(guān);2.孔率:單位膜的體積中孔的體積百分率;可用比重法測(cè)定:孔率=D0-D/D03.孔的曲折度:膜的厚度和氣體或液體在實(shí)際膜當(dāng)中通過(guò)的路徑比例.(電池放電一般對(duì)膜的電阻而言,低曲折系數(shù)是有利的;對(duì)短路時(shí)的shutdown來(lái)講,高的曲折系數(shù)有利.)透氣性透氣性是反映隔膜的孔隙率;孔徑大小等內(nèi)部結(jié)構(gòu)綜合因素.通常測(cè)定透氣度tt∝d

6、-1*ξ-1*h*q2R∝t*d透氣度透氣度:在一定條件下(壓力,測(cè)定面積)一定量空氣通過(guò)隔膜所需要的時(shí)間,稱作Gurley值.Gurley=(10ml/V)*12.56cm2/in2電流切斷特性(Shutdown)Shutdown特性:隔膜在大電流或外部短路時(shí)微孔閉塞,切斷電流回路的功能(一種安全保護(hù)性能).主要參數(shù):隔膜的閉孔溫度(SD)和熔融破裂溫度(MD)隔膜孔結(jié)構(gòu)的影響:高曲折度,小孔徑對(duì)阻止和切斷異常電流有利;但有對(duì)電池離子導(dǎo)電性和放電性有負(fù)面影響.閉孔溫度:外部短路或非正常大電流通過(guò)時(shí)所產(chǎn)生的熱

7、量使隔膜微孔閉塞時(shí)的溫度.熔融破裂溫度:給隔膜進(jìn)行加熱,當(dāng)溫度超過(guò)其熔點(diǎn)發(fā)生破裂的溫度.SD溫度應(yīng)低于MD溫度,而且兩個(gè)溫差大,但小于190℃(金屬鋰起火溫度).SD溫度是電池使用的最高溫度;測(cè)試方法熱電池法:用電極夾住隔膜構(gòu)成電池,然后電池升溫,測(cè)定隔膜內(nèi)阻.TMA(熱機(jī)械分析)熱機(jī)械分析:在恒定的拉力(2gf)用TMA設(shè)備在以5℃/min的速率下測(cè)定樣品的收縮TCN’Smethod在一定壓力面積下,隨著溫度的提高測(cè)定Gurley值.SD溫度:當(dāng)Gurley值增加時(shí)的最低溫度被認(rèn)為是閉孔溫度.MD溫度:當(dāng)G

8、urley值迅速變小時(shí)(樣品被熔化破裂)被認(rèn)為是熔化溫度.氮?dú)馔高^(guò)量與溫度的關(guān)系隔膜多層結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性隔膜類別電阻上升溫度/℃電阻下降溫度/℃膜破裂溫度/℃PP156-163164-177162PE130-133139-144139PP/PE131-137167-191167PP/PE/PP134-135159-192165PE膜熔點(diǎn)低,閉孔溫度低.PP膜熔點(diǎn)破裂溫度較高,在PE閉孔后仍然保持良好的力