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隔膜对锂离子电池的性能有什么影响呢?

钜大LARGE  |  点击量:50次  |  2021年01月25日  

摘要
隔膜本身既是电子的非良导体,同时具有电解质离子通过的特性。隔膜材料必须具备良好的化学、电化学稳定性,良好的力学性能以及在反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性等。隔膜材料与电极之间的界面相容性、隔膜对

隔膜本身既是电子的非良导体,同时具有电解质离子通过的特性。隔膜材料必须具备良好的化学、电化学稳定性,良好的力学性能以及在反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性等。隔膜材料与电极之间的界面相容性、隔膜对电解质的保持性均对锂离子电池的充放电性能、循环性能等有着重要影响。


隔膜是锂离子电池的结构中最关键的内层组件之一。隔膜的重要用途是将正负极片隔开防止电池短路同时保证充放电时离子的正常通过保证电池的正常工作的用途。其性能的好坏直接影响电池的容量、倍率、寿命以及安全等性能。


锂离子电池常用的隔膜材料有纤维纸或者无纺布、合成树脂制的多孔膜。常见的隔膜有聚丙烯和聚乙烯多孔膜,对隔膜的基本要求是在电解液中稳定高。由于聚乙烯、聚丙烯微孔膜具有较高孔隙率、较低的电阻、较高的抗撕裂强度、较好的抗酸碱能力、良好的弹性及对非质子溶剂的保持性能,故商品化锂离子电池的隔膜材料重要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。


1、厚度


隔膜厚度的均匀性是一个特别重要的质量指标,它直接影响隔膜卷的外观质量以致内在性能,生产过程中必须严格把控。在自动化程度很高的隔膜生产线上,隔膜厚度都是采用精度很高的在线非接触式测厚仪及快速反馈控制系统进行自动检测和控制的。隔膜的厚度均匀性包括纵向厚度均匀性和横向厚度均匀性,其中横向厚度均匀性尤为重要,一般均要求控制在±1微米以内。


2、孔径


锂离子电池隔膜材料本身具有微孔结构,微孔在整个隔膜材料中的分布应当均匀。目前所使用的电极颗粒一般在10微米的量级,孔径一般在0.03-0.12um。孔径太小会新增电阻,孔径太大容易使正负极接触或被枝晶刺穿短路。一般来说,亚微米孔径的隔膜足以阻止电极颗粒的直接通过,当然也不排除有些电极表面处理不好,粉尘较多导致的一些诸如微短路等情况。


3、孔隙率


孔隙率是单体膜的体积中孔的体积百分率,它与原料树脂及膜的密度有关。孔隙率的大小和内阻有一定的关系,但不同种隔膜之间的空隙率的绝对值无法直接比较。现有锂离子电池隔膜的孔隙率在40%-50%之间。


4、浸润性


为了保证锂离子电池的内阻不是太大,要求隔膜是能够被电池所用电解液完全浸润。浸润度一方面跟隔膜材料本身相关,另一方面个隔膜的表面及内部微观结构密切相关。较好的浸润性有利于提高隔膜与电解液的亲和性,扩大隔膜与电解液的接触面,从而新增离子导电性,提高电池的充放电性能和容量。浸润性可通过测定其吸液率和持液率来衡量。


5、一致性


由于制备工艺的不同,隔膜一致性可能差别较大。一致性包括闭合温度等自身特性,以及电镜下观察孔洞的一致性和厚度的一致性等表观一致性。隔膜的一致性越高对其他方面的性能都有好处。


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