鋰離子電池隔膜的性能要求

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1、鋰離子電池隔膜的性能要求??????????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(shí)允許鋰離子的傳導(dǎo)。在過(guò)度充電或者溫度升高時(shí)，隔膜通過(guò)閉孔來(lái)阻隔電流傳導(dǎo)，防止爆炸。隔膜性能的優(yōu)勢(shì)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(duì)提高電池的綜合性能起著有重要的作用。??????鋰離子電池隔膜生產(chǎn)材料目前還是以聚烯烴為首選，聚烯烴材料具有強(qiáng)度高、防火、耐化學(xué)試劑、耐酸堿腐蝕性好、生物相容性好、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域得到了廣

2、泛的應(yīng)用。聚烯烴化合物可以提供良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，具有高溫自閉性能，確保鋰離子二次電池在日常使用上的安全性。??????1?、厚度均勻性??????隔膜的厚度均勻性與所有薄膜生產(chǎn)企業(yè)要求是一樣的，是一個(gè)永遠(yuǎn)追求的重要的質(zhì)量指標(biāo)，它直接影響隔膜卷的外觀(guān)質(zhì)量以致內(nèi)在性能，是生產(chǎn)過(guò)程嚴(yán)加控制的質(zhì)量指標(biāo)之一。鋰電池用戶(hù)對(duì)隔膜的分切有其特殊的要求，除了有特殊的隔膜分切機(jī)、專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)的專(zhuān)業(yè)分切人員外，與隔膜自身的厚度均勻性關(guān)系最為密切。在自動(dòng)化程度很高的隔膜生產(chǎn)線(xiàn)上，隔膜厚度都是采用精度很高的在線(xiàn)非接觸式測(cè)厚儀??及快速反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和控制的。隔膜的厚度均勻性包括縱向厚度均勻性和橫向厚度

3、均勻性。其中橫向厚度均勻性尤為重要。一般均要求控制在+1微米以?xún)?nèi)?！澳贤ㄌ熵S”公司厚度現(xiàn)已控制在+0.5微米以?xún)?nèi)。???????2、力學(xué)性能??????隔膜的力學(xué)性能是影響其應(yīng)用的一個(gè)重要因素，如果隔膜破裂，就會(huì)發(fā)生短路，降低成品率，因此要求隔膜在電池組裝和充放電結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中，需要自身具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。隔膜的機(jī)械強(qiáng)度可用抗穿刺強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度來(lái)衡量。??????拉伸強(qiáng)度，隔膜的拉伸強(qiáng)度與制膜的工藝相關(guān)聯(lián)。采用單軸拉伸，膜在拉伸方向上與垂直方向強(qiáng)度不同；而采用雙軸拉伸時(shí)，隔膜在兩個(gè)方向上一致性會(huì)相近。一般拉伸強(qiáng)度主要是指縱向強(qiáng)度要達(dá)到100MP以上，橫向強(qiáng)度不能太大，過(guò)大會(huì)導(dǎo)致橫向收縮率增大

4、，這種收縮會(huì)加大鋰電池廠(chǎng)家正、負(fù)極接觸的幾率。??????抗穿刺強(qiáng)度，抗穿刺強(qiáng)度是指施加在給定針形物上用來(lái)戳穿隔膜樣本的質(zhì)量，用它來(lái)表示隔膜在裝配過(guò)程中發(fā)生短路的趨勢(shì)。因隔膜是被夾在凹凸不平的正、負(fù)極片間，需要承受很大的壓力。為了防止短路，所以隔膜必須具備一定的抗穿刺強(qiáng)度?？勾┐虖?qiáng)度值一般在300-500g。???????3、透過(guò)性能??????透過(guò)性能可用在一定時(shí)間和壓力下，通過(guò)隔膜氣體的量的多少來(lái)表征，主要反映了鋰離子透過(guò)隔膜的通暢性。隔膜透過(guò)性的大小是隔膜孔隙率、孔徑、孔的形狀及孔曲折度等隔膜內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)綜合因素影響的結(jié)果。??????作為鋰電池隔膜材料，本身具有微孔結(jié)構(gòu)，微孔在整個(gè)隔膜

5、材料中的分布應(yīng)當(dāng)均勻?？讖揭话阍?.03-0.12um?？讖教≡黾与娮瑁讖教笠资拐?fù)極接觸或被枝晶刺穿短路。??????隔膜廠(chǎng)家現(xiàn)在基本以透氣度、孔隙度指標(biāo)來(lái)衡量透氣性。透氣率是指特定的空氣在特定的壓力下通過(guò)特定面積隔膜所需要的時(shí)間，用Gurley值來(lái)表示。根據(jù)隔膜厚度，一般在300-700s/100ml?？紫堵适菃误w膜的體積中孔的體積百分率，它與原料樹(shù)脂及膜的密度有關(guān)?，F(xiàn)有鋰離子電池隔膜的孔隙率在40%-50%之間。???????4、理化性能??????潤(rùn)濕性和潤(rùn)濕速度：較好的潤(rùn)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，從而增加離子導(dǎo)電性，提高電池的充放電性能和容

6、量。隔膜對(duì)電解液的潤(rùn)濕性可通過(guò)測(cè)定其吸液率和持液率來(lái)衡量。??????化學(xué)穩(wěn)定性：隔膜在電解液中應(yīng)當(dāng)保持長(zhǎng)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(guò)測(cè)定耐電解液腐蝕能力和脹縮率來(lái)評(píng)價(jià)的。??????熱穩(wěn)定性：電池在充放電過(guò)程中會(huì)釋放熱量，尤其在短路或過(guò)充電的時(shí)候，會(huì)有大量熱量放出。因此，當(dāng)溫度升高的時(shí)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、防止短路的作用。??????安全保護(hù)性能：隨著鋰電池應(yīng)用范圍的逐漸擴(kuò)大，尤其是動(dòng)力電池領(lǐng)域，鋰離子電池的安全性成為鋰電池廠(chǎng)家的最為重視的環(huán)節(jié)。作為鋰電池最為關(guān)鍵的核心材料，對(duì)隔膜也提出了更高的要求。??????目前鋰電

7、池用隔膜一般都能夠提供一個(gè)附加的功能，就是熱關(guān)閉。這一特性可以為鋰離子電池提供一個(gè)額外的安全保護(hù)。該功能主要參數(shù)為閉孔溫度和破膜溫度。??????閉孔溫度是微孔閉合時(shí)的溫度，即為閉合溫度。指電池內(nèi)部發(fā)生放熱反應(yīng)自熱、過(guò)充或者電池外部短路時(shí)，這些情況都會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。由于聚烯烴材料的熱塑性，當(dāng)溫度接近聚合物熔點(diǎn)時(shí)，微孔閉合形成熱關(guān)閉，從而阻斷離子的繼續(xù)傳輸而形成斷路，起到保護(hù)電池的作用。一般PE為130-14