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,負極分隔開來,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.對電解質(zhì)離子有很好的透過性，電阻低；3.對電解質(zhì)具有化學穩(wěn)定性和電化學穩(wěn)定性；4.對電解質(zhì)潤濕性好;5.具有一定的機械強度，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.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

2、其評價4.隔膜主要性能對電池的影響主要作用1.利用其不導(dǎo)電性使電池正負極隔開,防止短路;2.依靠自身微孔結(jié)構(gòu)讓鋰離子通過,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,能夠保證正負極的機械隔離和阻止活性物質(zhì)的遷移;2.有一定的孔徑,對鋰離子有很好的透過性,保證低的電阻和高的離子導(dǎo)電率;3.有足夠的化學和電化學穩(wěn)定性,一定的耐濕性和耐腐蝕性;4.對電解液浸潤性好5.有足夠的力學性能和防震能力,厚度盡可能小;6.占的體積小,易于實現(xiàn)薄膜化;7.自動關(guān)斷保護性能好;主要

3、性能及其評價1.電絕緣性能:用絕緣耐壓性來評價.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,那就說明有電接觸,此評價的結(jié)果依賴于隔膜的強度和電池裝配條件,尤其是依賴于電極設(shè)計.隔膜在保持電解液時電阻要低,如果此時電阻過高必將影響電池的容量特性及電池性能.隔膜的化學穩(wěn)定性評價方法:通過測定耐電解液腐蝕能力和脹縮率來評價.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個小時,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后檢測尺

4、寸變化,與干態(tài)樣相減求百分率.隔膜紙的潤濕性能評價方法:η=m2-m1/m1η為吸液率較好的潤濕性能有利于隔膜同電解液間的親和,擴大隔膜與電解液的接觸面積,增加電解液對膜的潤濕度,使盡量多的鋰離子透過隔膜,從而增加離子導(dǎo)電性,電池的放電性和容量.拉伸強度:縱向和橫向拉伸強度(主要要求縱向)25μm厚的隔膜縱向拉伸強度在1000kg/cm2以上.穿刺強度: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度也不同.隔膜的力學性能隔膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.孔徑:可用壓汞法測定;通過汞的體積和壓力,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;可用比重法測定:孔

5、率=D0-D/D03.孔的曲折度:膜的厚度和氣體或液體在實際膜當中通過的路徑比例.(電池放電一般對膜的電阻而言,低曲折系數(shù)是有利的;對短路時的shutdown來講,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.通常測定透氣度tt∝d-1*ξ-1*h*q2R∝t*d透氣度透氣度:在一定條件下(壓力,測定面積)一定量空氣通過隔膜所需要的時間,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微孔閉塞,切斷電流回路的功能(一種安全保護性能)

6、.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,小孔徑對阻止和切斷異常電流有利;但有對電池離子導(dǎo)電性和放電性有負面影響.閉孔溫度:外部短路或非正常大電流通過時所產(chǎn)生的熱量使隔膜微孔閉塞時的溫度.熔融破裂溫度:給隔膜進行加熱,當溫度超過其熔點發(fā)生破裂的溫度.SD溫度應(yīng)低于MD溫度,而且兩個溫差大,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,測定隔膜內(nèi)阻.TMA(熱機械分析)熱機械分析:在恒定的拉力(2gf)用TMA設(shè)備在以5℃/min的速率下測定樣品的收縮TCN

7、’Smethod在一定壓力面積下,隨著溫度的提高測定Gurley值.SD溫度:當Gurley值增加時的最低溫度被認為是閉孔溫度.MD溫度:當Gurley值迅速變小時(樣品被熔化破裂)被認為是熔化溫度.氮氣透過量與溫度的關(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膜熔點低,閉孔溫度低.PP膜熔點破裂溫度較高,在PE閉孔后仍然保持良好的力