鋰電池隔膜參數(shù)有哪些?隔膜的性能要求

來源：存能電氣  日期：2019-07-17 13:59  瀏覽量：次

　　鋰電池隔膜參數(shù)有哪些？隔膜的性能要求。鋰離子電池隔膜作為鋰離子電池四大主要材料之一，一般是絕緣性較好的材料，提供鋰離子在電解液中的遷移通道。隔膜的性能參數(shù)對鋰電池性能影響重大。因此設(shè)計與制備良好的隔膜材料對于提高鋰離子電池容量、安全性等性能具有非常重要的作用。

　　鋰離子電池隔膜基本參數(shù)有哪些？

　　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)閉性能等幾個方面。

　　●透氣率

　　從學(xué)術(shù)角度來說，隔膜在電池中是惰性的，即隔膜不是電池的必要組成部分，而僅僅是電池工業(yè)化生產(chǎn)的要求。通常來說，鋰離子電池隔膜中會有一個透氣率的參數(shù)，或者叫Gurley數(shù)。這個數(shù)是這么定義的，即一定體積的氣體，在一定壓力條件下通過一定面積的隔膜所需要的時間，氣體的體積量一般為50cc，有些公司也會標(biāo)100cc，最后的結(jié)果會差兩倍。

　　●浸潤度

　　為了保證鋰電池的內(nèi)阻不是太大，要求隔膜是能夠被電池所用電解液完全浸潤。這方面沒有一個公認(rèn)的檢測標(biāo)準(zhǔn)。

　　●化學(xué)穩(wěn)定性

　　換句話說就是要求鋰電池隔膜在電化學(xué)反應(yīng)中是惰性的。經(jīng)過若干年的工業(yè)化檢驗，一般認(rèn)為目前隔膜用材料PE或PP是滿足化學(xué)惰性要求的。

　　●厚度

　　對于動力鋰電池來說，由于裝配過程的機械要求，往往需要更厚的隔膜，當(dāng)然對于動力用大電池，安全性也是非常重要的，而厚一些的隔膜往往同時意味著更好的安全性。

　　●孔徑

　　一般來說，隔膜為了阻止電極顆粒的直接接觸，很重要的一點就是防止電極顆粒直接通過隔膜。目前所使用的電極顆粒一般在10微米的量級，一般來說，亞微米孔徑的隔膜足以阻止電極顆粒的直接通過，當(dāng)然也不排除有些電極表面處理不好，粉塵較多導(dǎo)致的一些諸如微短路等情況。

　　●熱穩(wěn)定性

　　隔膜需要在鋰電池使用的溫度范圍內(nèi)(-20C~60C)保持熱穩(wěn)定。一般來說目前隔膜使用的PE或PP材料均可以滿足上述要求。

　　●孔隙率

　　目前，鋰離子電池用隔膜的孔隙率為40%左右。孔隙率的大小和內(nèi)阻有一定的關(guān)系，但不同種隔膜之間的空隙率的絕對值無法直接比較。

　　鋰電池隔膜材料的性能要求

　　鋰離子電池由正、負(fù)極材料、電解液、隔膜以及電池外殼組成。隔膜作為電池的“第三極”，是鋰離子電池中的關(guān)鍵內(nèi)層組件之一。隔膜吸收電解液后，可隔離正、負(fù)極，以防止短路，同時允許鋰離子的傳導(dǎo)。在過度充電或者溫度升高時，隔膜通過閉孔來阻隔電流傳導(dǎo)，防止爆炸。

　　隔膜性能的優(yōu)勢決定電池的界面結(jié)構(gòu)和內(nèi)阻，進(jìn)而影響電池的容量、循環(huán)性能，充放電電流密度等關(guān)鍵特性。性能優(yōu)異的隔膜對提高鋰電池的綜合性能起著有重要的作用。

　　1、潤濕性和潤濕速度：較好的潤濕性有利于提高隔膜與電解液的親和性，擴大隔膜與電解液的接觸面，從而增加離子導(dǎo)電性，提高電池的充放電性能和容量。隔膜對電解液的潤濕性可通過測定其吸液率和持液率來衡量。

　　2、化學(xué)穩(wěn)定性：隔膜在電解液中應(yīng)當(dāng)保持長久的穩(wěn)定性，不與電解液和電極物質(zhì)反應(yīng)。其化學(xué)穩(wěn)定性是通過測定耐電解液腐蝕能力和脹縮率來評價的。

　　3、熱穩(wěn)定性：電池在充放電過程中會釋放熱量，尤其在短路或過充電的時候，會有大量熱量放出。因此，當(dāng)溫度升高的時候，隔膜應(yīng)當(dāng)保持原有的完整性和一定的力學(xué)性能，發(fā)揮隔離正、負(fù)極、防止短路的作用。

　　4、安全保護(hù)性能：隨著鋰電池應(yīng)用范圍的逐漸擴大，尤其是動力電池領(lǐng)域，鋰離子電池的安全性成為鋰電池廠家的最為重視的環(huán)節(jié)。作為鋰電池最為關(guān)鍵的核心材料，對隔膜也提出了更高的要求。

　　目前鋰電池用隔膜一般都能夠提供一個附加的功能，就是熱關(guān)閉。這一特性可以為鋰離子電池提供一個額外的安全保護(hù)。該功能主要參數(shù)為閉孔溫度和破膜溫度。

　　鋰離子電池隔膜需要具備的諸多特性，對其生產(chǎn)工藝提出了特殊的要求，而生產(chǎn)工藝包括原材料配方和快速配方調(diào)整、微孔制備技術(shù)、成套設(shè)備自主設(shè)計等工藝。其中，微孔制備技術(shù)是鋰離子電池隔膜制備工藝的核心，其分為干法單向拉伸、干法雙向拉伸和濕法工藝。

　　隨著鋰電池產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，業(yè)內(nèi)對隔膜的需求也在不斷提高。因此，隔膜標(biāo)準(zhǔn)的制定也需要及時跟進(jìn)。對于特性型號的電池而言，隔膜材料的選型非常重要。選對適合的材料和規(guī)格，是制造出高品質(zhì)電池的必要條件。