鋰離子電池隔膜分類,鋰電池隔膜材料性能要求

來源：存能電氣  日期：2019-06-14 14:16  瀏覽量：次

　　鋰離子電池隔膜分類，鋰電池隔膜材料性能要求。從結(jié)構(gòu)上看，鋰離子電池主要由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜以及電池外殼材料組成。隔膜的性能在保證鋰電池的安全性和提高鋰離子電池性能等方面有直接影響。因此設(shè)計(jì)與制備良好的隔膜材料對(duì)于提高鋰電池容量、安全性等性能具有非常重要的作用。

　　鋰離子電池隔膜分類

　　根據(jù)物理、化學(xué)特性的差異，鋰電池隔膜可以分為：織造膜、非織造膜（無紡布）、微孔膜、復(fù)合膜、隔膜紙、碾壓膜等幾類。雖然類型繁多，至今商品化鋰電池隔膜材料主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。

　　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、無毒等優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(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。

　　鋰電池廠家都希望隔膜有較低的閉孔溫度和較高的破裂溫度。閉孔溫度和破膜溫度均與鋰電池隔膜材料的種類有很大關(guān)系。任何單層的隔膜將難以滿足鋰離子電池對(duì)隔膜的安全性的要求。為了滿足鋰電池廠家的這種要求，南通天豐開發(fā)出了PE、PP多層隔膜。融合了PE的低溫閉合和PP的高溫破膜溫度兩種特性。

　　鋰電池隔膜材料性能要求

　　隔膜的性能參數(shù)對(duì)電池性能影響重大，例如在常用的商用隔膜材料中，材料的厚度直接影響鋰電池內(nèi)阻，孔隙大小和分布將會(huì)影響傳輸鋰離子性能等，因此制備高性能隔膜材料對(duì)于電池的性能發(fā)揮和實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要。影響鋰離子電池隔膜性能的主要因素包括隔膜化學(xué)穩(wěn)定性、力學(xué)強(qiáng)度、孔隙率大小及潤濕性、安全保護(hù)的自關(guān)閉性能等幾個(gè)方面。

　　⑴力學(xué)強(qiáng)度

　　隔膜在鋰電池結(jié)構(gòu)及充放電反應(yīng)過程中需要具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。隔膜的一個(gè)重要作用是將正負(fù)極反應(yīng)隔開，如果隔膜皺縮或破裂導(dǎo)致電解液滲透，就會(huì)發(fā)生電池短路，具有很大的安全隱患，因此隔膜需要有一定的力學(xué)強(qiáng)度和韌性。

　　⑵熱極定性

　　由于鋰離子電池中電解質(zhì)溶液除了水溶劑，還會(huì)采用有機(jī)溶劑和非水電解液，因此隔膜應(yīng)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性能，能夠在電池多次充放電過程中實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的完整性與反應(yīng)的穩(wěn)定性。

　　⑶孔隙分布及孔隙率

　　隔膜為了保持鋰離子良好的透過能力，材料需要具備一定大小的孔隙，并保證低電阻和高離子傳導(dǎo)率。孔隙大小將影響鋰電池內(nèi)阻及電池的安全性。孔隙太小會(huì)使離子穿透率減低而增大電池內(nèi)阻，孔隙過大則會(huì)導(dǎo)致電池正負(fù)極接觸概率增大易導(dǎo)致短路，起不到隔膜的效果。

　　⑷其他性能

　　此外，隔膜的自關(guān)閉技能在鋰電池安全性方面至關(guān)重要。自關(guān)閉機(jī)理要求隔膜在過載大量放熱，溫度升高過高，接近材料熔點(diǎn)時(shí)隔膜結(jié)構(gòu)中孔隙閉合，成功隔絕離子穿梭，停止正負(fù)極反應(yīng)形成斷路，以在過熱情況下防止電池爆炸。隔膜的浸潤性也是評(píng)價(jià)隔膜性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一，為保證離子的順利傳輸，隔膜需要和電解液充分接觸，有良好的浸潤性、與電解液的滲透能力和離子穿透能力。

　　總體來說：高孔隙率、高熱阻、高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、對(duì)電解液具有良好浸潤性是今后鋰電池隔膜材料的發(fā)展方向。鋰電池隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能具有重要的作用。