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鋰離子電池隔膜材料的性能要求有什么

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年10月21日  

鋰離子電池隔膜作為鋰離子電池四大重要材料之一,一般是絕緣性較好的材料,供應(yīng)鋰離子在電解液中的遷移通道。隔膜的性能參數(shù)對電池性能影響重大,例如在常用的商用隔膜材料中,材料的厚度直接影響電池內(nèi)阻,孔隙大小和分布將會影響傳輸鋰離子性能等,因此制備高性能隔膜材料關(guān)于電池的性能發(fā)揮和實際應(yīng)用至關(guān)重要。影響鋰離子電池隔膜性能的重要因素包括隔膜化學(xué)穩(wěn)定性、力學(xué)強度、孔隙率大小及潤濕性、安全保護的自關(guān)閉性能等幾個方面。


⑴力學(xué)強度


隔膜在電池結(jié)構(gòu)及充放電反應(yīng)過程中要具有一定的機械強度。隔膜的一個重要用途是將正負極反應(yīng)隔開,假如隔膜皺縮或破裂導(dǎo)致電解液滲透,就會發(fā)生電池短路,具有很大的安全隱患,因此隔膜要有一定的力學(xué)強度和韌性。鋰離子電池在充電過程中鋰離子被還原生成金屬鋰枝晶,這就要求隔膜材料要有一定的抗穿刺強度。另外,隔膜材料也應(yīng)該具有一定的拉伸強度,鋰離子電池在反應(yīng)過程中會放出或吸收熱量,隔膜會發(fā)生相應(yīng)的漲縮,假如隔膜的拉伸強度不夠,就會造成隔膜破損,也會導(dǎo)致短路發(fā)生。


⑵熱極定性


由于鋰離子電池中電解質(zhì)溶液除了水溶劑,還會采用有機溶劑和非水電解液,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現(xiàn)結(jié)構(gòu)的完整性與反應(yīng)的穩(wěn)定性。此外,鋰離子電池在充放電反應(yīng)中會放熱,電池在持續(xù)工作時溫度會升高,隔膜的熱穩(wěn)定性能夠保證在電池長時間工作時減少收縮形變量,防止電池皺縮導(dǎo)致的正負極接觸而導(dǎo)致電池短路。


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。孔隙大小將影響電池內(nèi)阻及電池的安全性。孔隙太小會使離子穿透率減低而增大電池內(nèi)阻,孔隙過大則會導(dǎo)致電池正負極接觸概率增大易導(dǎo)致短路,起不到隔膜的效果。優(yōu)良的鋰離子電池隔膜應(yīng)保證孔隙大小合適、分布均勻,不然會導(dǎo)致局部電流過大或過小,影響電池性能。


⑷其他性能


此外,隔膜的自關(guān)閉技能在電池安全性方面至關(guān)重要。自關(guān)閉機理要求隔膜在過載大量放熱,溫度升高過高,接近材料熔點時隔膜結(jié)構(gòu)中孔隙閉合,成功隔絕離子穿梭,停止正負極反應(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價隔膜性能好壞的標(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。


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