介紹鋰離子電池隔膜知識(shí)
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-17 20:31
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鋰離子電池隔膜
鋰離子電池的安全性能在很大程度上取決于隔膜的性能。目前，聚合物膜已廣泛應(yīng)用于商用鋰離子電池，但這種膜容易被鋰枝晶穿透，或在高溫下發(fā)生明顯的尺寸變化，導(dǎo)致短路或電池?fù)p壞。
另外，由于聚合物隔膜本身具有疏水性，聚合物隔膜很難穿透和保留非水電解質(zhì)，限制了電池的速率性能，從而影響了鋰離子電池的使用。現(xiàn)有的有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜仍然存在熱穩(wěn)定性差、離子導(dǎo)電性差的問題。
由于多孔無機(jī)膜具有良好的絕緣性、熱穩(wěn)定性和良好的電解質(zhì)保存性，因此首先考慮將其作為鋰離子電池的隔膜來提高電池的安全性和倍增器性能。
用掃描電鏡(SEM)表征了制備的薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和形貌。采用電化學(xué)方法，包括電化學(xué)充放電試驗(yàn)、循環(huán)伏安法和阻抗法，系統(tǒng)地研究了它們的電化學(xué)性能。
首先，通過高溫?zé)Y(jié)納米Al2O3、微米Al2O3和EDTA成孔劑制備了多孔Al2O3膜。研究了多孔氧化鋁隔膜的微觀結(jié)構(gòu)、孔隙率和電解質(zhì)滲透率。
結(jié)果表明，氧化鋁膜比聚合物膜具有更高的孔隙率和更好的電解質(zhì)保持性能。電解液在1M LiPF6 / EC + DEC (1:1, w/w)滲透后，Al2O3障壁表現(xiàn)出良好的離子導(dǎo)電性。
使用無機(jī)膜的LiFePO 4/石墨電池具有比商業(yè)聚合物膜更高的放電容量、倍增器性能和更好的低溫性能。石墨電池具有較好的循環(huán)性能、速率性能和低溫性能。
因此，多孔氧化鋁可以用作鋰離子電池的隔膜。所有的證據(jù)都表明無機(jī)分離器對(duì)于大型鋰離子電池，尤其是長期的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)是很有前途的。
其次，將SiO2原料燒結(jié)制得機(jī)械強(qiáng)度良好的多孔SiO2分離器，成本低廉，易于獲得。即使在低至-20℃的溫度下，電解質(zhì)浸漬的SiO2分離器也表現(xiàn)出良好的離子導(dǎo)電性，并具有比聚合物在50℃時(shí)更好的電解質(zhì)保持性能。
使用sio2膜的LiMn2O4 / Li電池比使用商用聚合物膜具有更高的放電容量、倍增器性能和更好的低溫性能。此外，SiO2隔膜可以減少LiMn2O4 / Li在55℃下的變色。
SiO2分離器優(yōu)異的電化學(xué)性能可以歸結(jié)為以下原因:
(1)親水SiO2具有良好的電解質(zhì)通透性和保持性能;
(2) SiO2分離器中的多孔毛細(xì)管力;
(3) SiO2可以捕獲電解液中微量的水和酸性雜質(zhì)。
這些結(jié)果表明，SiO2分離器在鋰離子電池，特別是長期儲(chǔ)能系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
在自制的簡單裝置中，快速、高效地制備了陽極通孔氧化鋁膜。AAO膜的孔隙率高，在60微米的厚度下具有72%的機(jī)械強(qiáng)度。AAO膜具有良好的電解質(zhì)吸收和保持性能，電解質(zhì)對(duì)親水AAO膜的潤濕性明顯優(yōu)于聚合物工業(yè)膜。與聚合物膜相比，使用AAO膜的LiFePO4 /石墨電池具有更好的循環(huán)容量、放大倍數(shù)和低溫性能。還研究了AAO膜對(duì)LiFePO4 /石墨電池性能的影響。結(jié)果表明，AAO膜在鋰離子電池中具有廣闊的應(yīng)用前景。
最后，將隔膜兩側(cè)的電極材料涂覆在隔膜內(nèi)部的電解液上，制成以多孔氧化鋁膜為載體和隔膜的集成電池。LiFePO4 /石墨集成電池在硬幣電池中得到評(píng)價(jià)，顯示出良好的循環(huán)能力。
自持式集成電池是一種簡單而有前途的電池組組裝技術(shù)，具有形成膜結(jié)構(gòu)的明顯優(yōu)點(diǎn)，可以避免移動(dòng)或下落時(shí)內(nèi)部短路。這種自包含的集成電池與Al2O3穿孔擋板提供了一個(gè)有競爭力的候選人目前滾動(dòng)電池組件，特別是大型儲(chǔ)能設(shè)備。
