鋰電池包隔膜新型材料能否滿足技術(shù)發(fā)展需求呢？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-05 10:55
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作為鋰電池包的關(guān)鍵材料，隔膜在其中扮演著電子隔絕的作用。在技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域，傳統(tǒng)的聚烯烴隔膜已無法滿足當(dāng)前鋰電池包的需求，高孔隙率、高熱阻、高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、對電解液具有良好浸潤性是今后鋰電池包材料的發(fā)展方向。
下面存能電氣小編就來談?wù)勊姆N鋰電池包隔膜新型材料,能否滿足技術(shù)發(fā)展需求?
一、為了提高鋰電池的安全性，保證電池的安全平穩(wěn)運(yùn)行，隔膜必須滿足以下幾個條件：
1.化學(xué)穩(wěn)定性：不與電解質(zhì)、電極材料發(fā)生反應(yīng)
2.浸潤性：與電解質(zhì)易于浸潤且不伸長、不收縮
3.熱穩(wěn)定性：耐受高溫，具有較高的熔斷隔離性
4.機(jī)械強(qiáng)度：拉伸強(qiáng)度好，以保證自動卷繞時的強(qiáng)度和寬度不變
5.孔隙率：較高的孔隙率以滿足離子導(dǎo)電的需求
二、針對鋰電池包材料技術(shù)發(fā)展需求，研究者們在傳統(tǒng)聚烯烴隔膜的基礎(chǔ)上發(fā)展了各種四種新型鋰電池包隔膜材料。
材料一：間位芳綸
PMIA 是一種芳香族聚酰胺，在其骨架上有元苯酰胺型支鏈，具有高達(dá) 400℃的熱阻，由于其阻燃性能高，應(yīng)用此材料的隔膜能提高電池的安全性能。
此外，由于羰基基團(tuán)的極性相對較高，使得隔膜在電解液中具有較高的潤濕性，從而提高了隔膜的電化學(xué)性質(zhì)。使其具備商業(yè)化的前景。
材料二：聚對苯二甲酸乙二酯
聚對苯二甲酸乙二酯(PET)是一種機(jī)械性能、熱力學(xué)性能、電絕緣性能均優(yōu)異的材料。PET類隔膜最具代表性的產(chǎn)品是德國Degussa公司開發(fā)的以PET隔膜為基底，陶瓷顆粒涂覆的復(fù)合膜，其表現(xiàn)出優(yōu)異的耐熱性能，閉孔溫度高達(dá) 220℃。
靜電紡絲PET隔膜熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于PE膜，為255℃，最大拉伸強(qiáng)度為 12Mpa，孔隙率達(dá)到 89%，吸液率達(dá)到 500%，遠(yuǎn)高于市場上的Celgard隔膜，離子電導(dǎo)率達(dá)到 2.27×10 -3 Scm -1 ，且循環(huán)性能也較Celgard隔膜優(yōu)異，電池循環(huán) 50 圈后PET隔膜多孔纖維結(jié)構(gòu)依然保持穩(wěn)定。
材料三：聚對苯撐苯并二唑
新型高分子材料PBO(聚對苯撐苯并二唑)是一種具有優(yōu)異力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、阻燃性的有機(jī)纖維。其基體是一種線性鏈狀結(jié)構(gòu)聚合物，在 650℃以下不分解，具有超高強(qiáng)度和模量，是理想的耐熱和耐沖擊纖維材料。
由于PBO纖維表面極為光滑，物理化學(xué)惰性極強(qiáng)，因此纖維形貌較難改變。PBO纖維只溶于 100%的濃硫酸、甲基磺酸、氟磺酸等，經(jīng)過強(qiáng)酸刻蝕后的PBO纖維上的原纖會從主干上剝離脫落的，形成分絲形貌，提高了比表面積和界面粘結(jié)強(qiáng)度。
材料四：聚酰亞胺
聚酰亞胺(PI)同樣是綜合性能良好的聚合物之一，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、較高的孔隙率，和較好的耐高溫性能，可以在-200~300℃下長期使用。
由于PI極性強(qiáng)，對電解液潤濕性好，所制造的隔膜表現(xiàn)出極佳的吸液率。靜電紡絲制造的PI隔膜相比于Celgard隔膜具有較低的阻抗和較高的倍率性能，0.2C充放電 100 圈后容量保持率依然為 100%。
