鋰電隔膜有哪些功能？它的影響因素有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-11-18 17:21
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鋰電隔膜的功能
隔膜在鋰離子電池中的功能主要體現(xiàn)在兩個方面：
一是給電池提供安全保障。隔膜材料首先必須具備良好的絕緣性，以防止正負極接觸短路或是被毛刺、顆粒、枝晶刺穿而出現(xiàn)的短路，因此，隔膜需要具有一定的拉伸、穿刺強度，不易撕裂，并在突發(fā)的高溫條件下基本保持尺寸的穩(wěn)定，不會熔縮導致電池的大面積短路和熱失控。
二是給理離子電池提供實現(xiàn)充放電功能、倍率性能的微孔通道。因此，隔膜必須是具有較高孔隙率而且微孔分布均勻的薄膜。材料本身的特性和成膜后的孔隙特征制約著電池中鋰離子的遷移，體現(xiàn)在性能參數(shù)上就是離子電導率。
鋰電隔膜的影響要素
給電池提供安全保障是從隔膜制造材料的基本屬性體現(xiàn)的。安全性要求決定著隔膜必須具有出眾的絕緣性、機械強度、化學穩(wěn)定性、電化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。因此，制造隔膜的材料只能從絕緣性好、具有良好的成膜性能、力學性能和易于加工的聚合物及其復合材料中選擇。
目前已商品化的主流材料是聚丙烯微孔膜和聚乙烯微孔膜，發(fā)展中的材料如無紡布陶瓷顆粒復合膜，研發(fā)中的材料如聚酰亞胺（PI）等。
電池的鋰離子導通功能是通過隔膜的構(gòu)造和微孔結(jié)構(gòu)特性實現(xiàn)的。對這一性能產(chǎn)生影響的還有一些材料本身的固有屬性。對鋰離子導通的要求決定了隔膜需要對電解液有良好的潤濕性，因為只有吸收并保留適量的電解液在隔膜孔隙結(jié)構(gòu)中，才能實現(xiàn)理離子遷移和正常工作，避免電極極化的發(fā)生。隔膜的微結(jié)構(gòu)，如孔徑及其分布、孔隙率、空氣透過（Gurley值）、尺寸穩(wěn)定性等因素都與離子電導率相關(guān)，顯著影響電池的性能。
隨著業(yè)界對電池安全性重視程度的不斷提升電池企業(yè)對隔膜安全性的要求與期望也持續(xù)提高，在某些特殊型號電池的應用中對隔膜材料受熱收縮比例的要求已經(jīng)提高到180℃受熱60min后收縮小于2%，而國外一些電池企業(yè)甚至尋求可以在250~300"C溫區(qū)尺寸保持穩(wěn)定的隔膜。
隔膜的厚度在保證安全的前提下當然是越薄越好。對于卷繞電池，隔膜厚度越薄，電池內(nèi)阻越小，可以留出更多的空間給電極材料，并且能減少極片卷繞過程中的錯位。但若只是一味強調(diào)厚度變薄，力學性能將受到影響，更容易被大顆粒、極片毛刺和枝晶刺穿，導致電池安全系數(shù)降低。而疊片電池的毛刺少，對厚度要求則不高。
隨著鋰離子電池材料體系、用途、容量、形狀的日趨多樣化，對隔膜性能及技術(shù)指標的要求也逐細化，生產(chǎn)企業(yè)對隔膜的理解也更加深入。可是，目前還沒有哪一種隔膜在所有技術(shù)參數(shù)方面都出色。
因此，在給電池選擇隔膜時應當有所側(cè)重，衡量要突出哪種性能，是安全性、功率性能還是循壽命？根據(jù)電池設(shè)計和應用領(lǐng)域不同，隔膜應用的種類也應有所不同。關(guān)于隔膜各項技術(shù)參數(shù)具體的分析己有相關(guān)報道。
隔膜在鋰離子電池中的功能主要體現(xiàn)在兩個方面：
一是給電池提供安全保障。隔膜材料首先必須具備良好的絕緣性，以防止正負極接觸短路或是被毛刺、顆粒、枝晶刺穿而出現(xiàn)的短路，因此，隔膜需要具有一定的拉伸、穿刺強度，不易撕裂，并在突發(fā)的高溫條件下基本保持尺寸的穩(wěn)定，不會熔縮導致電池的大面積短路和熱失控。
二是給理離子電池提供實現(xiàn)充放電功能、倍率性能的微孔通道。因此，隔膜必須是具有較高孔隙率而且微孔分布均勻的薄膜。材料本身的特性和成膜后的孔隙特征制約著電池中鋰離子的遷移，體現(xiàn)在性能參數(shù)上就是離子電導率。
鋰電隔膜的影響要素
給電池提供安全保障是從隔膜制造材料的基本屬性體現(xiàn)的。安全性要求決定著隔膜必須具有出眾的絕緣性、機械強度、化學穩(wěn)定性、電化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。因此，制造隔膜的材料只能從絕緣性好、具有良好的成膜性能、力學性能和易于加工的聚合物及其復合材料中選擇。
目前已商品化的主流材料是聚丙烯微孔膜和聚乙烯微孔膜，發(fā)展中的材料如無紡布陶瓷顆粒復合膜，研發(fā)中的材料如聚酰亞胺（PI）等。
電池的鋰離子導通功能是通過隔膜的構(gòu)造和微孔結(jié)構(gòu)特性實現(xiàn)的。對這一性能產(chǎn)生影響的還有一些材料本身的固有屬性。對鋰離子導通的要求決定了隔膜需要對電解液有良好的潤濕性，因為只有吸收并保留適量的電解液在隔膜孔隙結(jié)構(gòu)中，才能實現(xiàn)理離子遷移和正常工作，避免電極極化的發(fā)生。隔膜的微結(jié)構(gòu)，如孔徑及其分布、孔隙率、空氣透過（Gurley值）、尺寸穩(wěn)定性等因素都與離子電導率相關(guān)，顯著影響電池的性能。
隨著業(yè)界對電池安全性重視程度的不斷提升電池企業(yè)對隔膜安全性的要求與期望也持續(xù)提高，在某些特殊型號電池的應用中對隔膜材料受熱收縮比例的要求已經(jīng)提高到180℃受熱60min后收縮小于2%，而國外一些電池企業(yè)甚至尋求可以在250~300"C溫區(qū)尺寸保持穩(wěn)定的隔膜。
隔膜的厚度在保證安全的前提下當然是越薄越好。對于卷繞電池，隔膜厚度越薄，電池內(nèi)阻越小，可以留出更多的空間給電極材料，并且能減少極片卷繞過程中的錯位。但若只是一味強調(diào)厚度變薄，力學性能將受到影響，更容易被大顆粒、極片毛刺和枝晶刺穿，導致電池安全系數(shù)降低。而疊片電池的毛刺少，對厚度要求則不高。
隨著鋰離子電池材料體系、用途、容量、形狀的日趨多樣化，對隔膜性能及技術(shù)指標的要求也逐細化，生產(chǎn)企業(yè)對隔膜的理解也更加深入。可是，目前還沒有哪一種隔膜在所有技術(shù)參數(shù)方面都出色。
因此，在給電池選擇隔膜時應當有所側(cè)重，衡量要突出哪種性能，是安全性、功率性能還是循壽命？根據(jù)電池設(shè)計和應用領(lǐng)域不同，隔膜應用的種類也應有所不同。關(guān)于隔膜各項技術(shù)參數(shù)具體的分析己有相關(guān)報道。
