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锂离子电池隔膜的特性
锂电池隔膜的要求:(1)具有电子绝缘性,保证正负极的机械隔离;(2)有一定的孔径和孔隙率,保证低的电阻和高的离子电导率,对锂离子有很好的透过性;(3)由于电解质的溶剂为强极性的有机化合物,隔膜必须耐电解液腐蚀,有足够的化学和电化学稳定性;(4)对电解液的浸润性好并具有足够的吸液保湿能力;(5)具有足够的力学性能,包括穿刺强度、拉伸强度等,但厚度尽可能小;(5)空间稳定性和平整性好;(6)热稳定性和自动关断保护性能好。动力电池对隔膜的要求更高,通常采用复合膜。(6)隔膜受热收缩要小,否则会引起短路,进而引发电池热失控。
锂电池里面的隔膜有什么作用?
隔膜当然是隔开正负极材料的咯,一面是铜箔上涂负极料,铝箔涂正极料。正负极之间用隔膜隔开,正负极材料穿透这个隔膜来放电的。目前基本上都是用进口的。国产的据说不是太成熟。属于高分子材料。应该有点科技含量。。。这个隔膜很重要的,一旦被杂质或什么硬物刺破,电池就相当于短路,很有可能会发鼓。就是所谓的胀气。。大肚子
电池隔膜对电池安全性和成本有哪些影响,该如何制备隔膜?
隔膜是锂离子电池中的关键材料,其材料的稳定性和循环寿命直接影响电池的安全性和成本。目前主流的隔膜类型主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、硅/硅合金、硅/铝等。本文主要介绍不同类型电池隔膜的性能及其影响因素。在锂离子电池中,隔膜能够提供一定的空间,作为负极表面对锂离子提供保护或隔离作用。近年来锂离子电池成本居高不下、充放电次数不断增加等问题引起了人们对锂离子电池安全性能和成本问题进行深入研究。
隔膜主要分为聚丙烯(PP)和聚丙烯酸(PAN)两种。PAN纤维具有优异的耐热、耐寒、电绝缘性,化学稳定性较好,同时其良好的电化学性能使其在锂离子电池领域有着广阔的应用前景。聚丙烯酸(PAN)具有优异的电绝缘性,其电化学性能也优于 PAN纤维,且具有良好的热稳定性,对锂离子电池具有良好的导电性和隔阻性能。随着锂离子电池产量不断增长以及动力电池安全性问题的日益凸显,锂离子电池隔膜材料也向着高电化学性质方向发展。
隔膜在电池充放电过程中具有较高的导电性,可防止锂离子在负极表面形成短路,减少锂离子电池内部短路事故的发生。同时其还能提高电池的循环稳定性,延长电池的使用寿命。目前锂离子电池材料主要有硅基电池隔膜和铝基电池隔膜。基于对隔膜各性能特点及影响因素的分析,本部分主要对已报道隔膜做简单介绍。
目前锂离子电池隔膜制备主要分为两种工艺:热压法和溶胶-凝胶法。热压法是将待加工的基材通过一定的压力(一般为80-100 MPa)形成一定厚度的薄膜,再经过挤出制成模压的制品;溶胶-凝胶法是通过热固化工艺将待加工原料经过热固化工艺制备得到不含添加剂的胶体材料;溶胶-凝胶法是通过溶剂蒸发工艺制备得到胶体物质。通过对上述两种工艺对隔膜性能和循环寿命的影响进行分析和评价发现,热压法所制备的隔膜能满足电池负极材料的使用要求,且该方法所具有技术成熟度高,成本低廉等优点,因此越来越多地应用于大容量锂离子电池行业。溶浆-凝胶法隔膜由于制作工艺简单、成本低等优势一直受到国内外研究者的关注,然而通过添加适量助剂调节粘度或溶剂对基材等有一定粘度后就会影响最终所制隔膜在循环使用中的性能。
综上所述,目前常用的5种电池隔膜性能各不相同,性能的好坏直接影响电池安全性。目前,电池隔膜主要有以下几种类型:聚乙烯隔膜、聚氯乙烯隔膜、聚丙烯隔膜等。不同类型电池隔膜在充放电性能和成本方面有很大差别,其制备工艺复杂,因此目前仍未得到广泛应用。锂离子电池安全问题一直困扰着电池界人士,因此提高锂离子电池安全性能被视为锂电行业发展关键所在。未来在锂离子电池安全性能提高的基础上,需开发更具实用性和耐久性的电池隔膜。同时,进一步开发高效无毒无毒且成本较低可靠的隔膜制备工艺至关重要。
锂离子电池的隔膜必须具备哪些性能?
隔膜位于正极和负极之间,主要作用是将正负极活性物质分隔开,防止两极因接触而短路;此外在电化学反应时,能保持必要的电解液,形成离子移动的通道。隔膜材质是不导电的,电池的种类不同,采用的隔膜也不同。对于锂离子电池,由于电解液为有机溶剂体系,其隔膜要求具有以下性能。
① 在电池体系内,其化学稳定性要好,所用材料能耐有机溶剂。
② 机械强度大,使用寿命长。
③ 有机电解液的离子电导率比水溶液体系低,为了减少电阻,电极面积必须尽可能大,因此隔膜必须很薄。
④ 当电池体系发生异常时,温度升高,为防止产生危险,在快速产热温度(120~140℃)开始时,热塑性隔膜发生熔融,微孔关闭,变为绝缘体,防止电解质通过,从而达到遮断电流的目的。
⑤ 从锂电池的角度而言,要能被有机电解液充分浸渍,而且在反复充放电过程中能保持高度浸渍。