新型耐高溫鋰電池隔膜提高電池的安全性

來源：存能電氣  日期：2019-08-06 16:53  瀏覽量：次

　　新型耐高溫鋰電池隔膜提高電池的安全性。電池是人們?nèi)粘Ｉ钪袝?huì)常常用到的物品，但它也存在安全隱患。當(dāng)前電池用的隔膜主要是聚烯烴類有機(jī)隔膜，此類隔膜對(duì)電解液的潤(rùn)濕性較差，孔隙率較低，熱穩(wěn)定性差，在較高溫度時(shí)容易收縮或熔融導(dǎo)致電池短路，嚴(yán)重時(shí)可引發(fā)起火或爆炸等事故，存在安全隱患，所以提高鋰電池的安全性非常重要。今天就聊聊新型耐高溫鋰電池隔膜提高電池的安全性。

　　新型耐高溫鋰電池隔膜橫空出世

　　新型耐高溫鋰電池隔膜具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如柔韌性高、力學(xué)強(qiáng)度好、孔隙率高、電解液潤(rùn)濕和吸附性能優(yōu)良、熱穩(wěn)定性高、耐高溫、阻燃耐火，在700℃的高溫下仍可保持其結(jié)構(gòu)完整性。涂布在線了解到，采用新型羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線基耐高溫電池隔膜組裝的電池，比采用聚丙烯隔膜組裝的電池具有更好的電化學(xué)性能、循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。

　　更重要的是，據(jù)了解，采用羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線基耐高溫電池隔膜組裝的電池具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，可耐高溫，在150℃高溫環(huán)境中能夠保持正常工作狀態(tài)，并點(diǎn)亮小燈泡。

　　采用聚丙烯隔膜組裝的電池在150℃高溫下很快發(fā)生短路。如果采用該新型羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線基耐高溫電池隔膜，再匹配可耐高溫的電解液和電極材料，可進(jìn)一步大幅提高電池的工作溫度和安全性。該研究工作對(duì)大幅提高鋰離子電池的工作溫度范圍和鋰電池的安全性具有重要意義。

　　新型耐高溫鋰電池隔膜材料組成

　　鋰電池隔膜生產(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，一定程度上確保鋰離子二次電池在日常使用上的安全性。

　　目前鋰電池用隔膜一般都能夠提供一個(gè)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(gè)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。閉孔溫度是微孔閉合時(shí)的溫度，即為閉合溫度。指電池內(nèi)部發(fā)生放熱反應(yīng)自熱、過充或者電池外部短路時(shí)，這些情況都會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。由于聚烯烴材料的熱塑性，當(dāng)溫度接近聚合物熔點(diǎn)時(shí)，微孔閉合形成熱關(guān)閉，從而阻斷離子的繼續(xù)傳輸而形成斷路，起到保護(hù)電池的作用。一般PE為130-140℃，PP為150℃。

　　破膜溫度是指電池內(nèi)部自熱，外部短路使電池內(nèi)部溫度升高，超過閉合溫度后微孔閉塞阻斷電流通過，熱熔性能溫度進(jìn)一步上升，造成隔膜破裂、電池短路。破裂時(shí)的溫度即為破膜溫度。

　　因此，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。深圳一川薄膜為了滿足鋰電池廠家的這種要求，開發(fā)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。

　　新型耐高溫隔膜安全性問題

　　電池隔膜主要的功能是分隔鋰電池中的正負(fù)極板，防止正負(fù)極板直接接觸產(chǎn)生短路，因此，隔膜的性能對(duì)鋰電池安全有較大影響。一般而言，考察隔膜性能的參數(shù)有如下幾點(diǎn)：1.厚度2.透氣率3.浸潤(rùn)度4.化學(xué)穩(wěn)定性5.孔徑及分布6.穿刺強(qiáng)度7.熱穩(wěn)定性8.閉孔溫度、破膜溫度9.孔隙率。業(yè)內(nèi)對(duì)隔膜的研究，也多從這些方面去提高。

　　目前，市場(chǎng)上大規(guī)模應(yīng)用的鋰離子電池隔膜主要是聚烯烴類有機(jī)隔膜，這種隔膜生產(chǎn)成本低、力學(xué)性能和電化學(xué)穩(wěn)定性均較好，但孔隙率偏低，對(duì)電解液的潤(rùn)濕性和熱穩(wěn)定性都較差，可能導(dǎo)致電池短路，嚴(yán)重時(shí)可引發(fā)火災(zāi)或爆炸等事故。

　　鋰電池新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，用戶最關(guān)心的是何時(shí)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，商業(yè)化了的技術(shù)才能造福于用戶，才能推動(dòng)鋰電池產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展。目前，新面世的隔膜技術(shù)和電解液技術(shù)層出不窮，然而能夠商業(yè)化者不多，從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)到應(yīng)用于消費(fèi)者的動(dòng)力電池上，還有很長(zhǎng)一段路要走。

　　由此可見，隔膜對(duì)鋰電池的安全性能具有一定的影響，但絕不是唯一決定因素，隔膜的其它性能一定程度上能保證鋰電池的安全使用，但是真正達(dá)到鋰電池?zé)o害使用，還需從其它方面著手。