隔膜對(duì)鋰電池性能的影響有哪些?
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-03-27 13:51
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隔膜本身既是電子的非良導(dǎo)體，同時(shí)具有電解質(zhì)離子通過的特性。隔膜材料必須具備良好的化學(xué)、電化學(xué)穩(wěn)定性，良好的力學(xué)性能以及在反復(fù)充放電過程中對(duì)電解液保持高度浸潤(rùn)性等。隔膜材料與電極之間的界面相容性、隔膜對(duì)電解質(zhì)的保持性均對(duì)鋰電池的充放電性能、循環(huán)性能等有著重要影響。
隔膜是鋰電池的結(jié)構(gòu)中最關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的主要作用是將正負(fù)極片隔開防止電池短路同時(shí)保證充放電時(shí)離子的正常通過保證電池的正常工作的作用。其性能的好壞直接影響電池的容量、倍率、壽命以及安全等性能。
鋰電池常用的隔膜材料有纖維紙或者無紡布、合成樹脂制的多孔膜。常見的隔膜有聚丙烯和聚乙烯多孔膜，對(duì)隔膜的基本要求是在電解液中穩(wěn)定高。由于聚乙烯、聚丙烯微孔膜具有較高孔隙率、較低的電阻、較高的抗撕裂強(qiáng)度、較好的抗酸堿能力、良好的彈性及對(duì)非質(zhì)子溶劑的保持性能，故商品化鋰電池的隔膜材料主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。
鋰電池.jpg
1、厚度
隔膜厚度的均勻性是一個(gè)特別重要的質(zhì)量指標(biāo)，它直接影響隔膜卷的外觀質(zhì)量以致內(nèi)在性能，生產(chǎn)過程中必須嚴(yán)格把控。在自動(dòng)化程度很高的隔膜生產(chǎn)線上，隔膜厚度都是采用精度很高的在線非接觸式測(cè)厚儀及快速反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和控制的。隔膜的厚度均勻性包括縱向厚度均勻性和橫向厚度均勻性，其中橫向厚度均勻性尤為重要，一般均要求控制在±1微米以內(nèi)。
2、孔徑
鋰電池隔膜材料本身具有微孔結(jié)構(gòu)，微孔在整個(gè)隔膜材料中的分布應(yīng)當(dāng)均勻。目前所使用的電極顆粒一般在10微米的量級(jí)，孔徑一般在0.03-0.12um?？讖教?huì)增加電阻，孔徑太大容易使正負(fù)極接觸或被枝晶刺穿短路。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。
3、孔隙率
孔隙率是單體膜的體積中孔的體積百分率，它與原料樹脂及膜的密度有關(guān)。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(duì)值無法直接比較?，F(xiàn)有鋰離子電池隔膜的孔隙率在40%-50%之間。
4、浸潤(rùn)性
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(rùn)。浸潤(rùn)度一方面跟隔膜材料本身相關(guān)，另一方面?zhèn)€隔膜的表面及內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。較好的浸潤(rùn)性有利于提高隔膜與電解液的親和性，擴(kuò)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。浸潤(rùn)性可通過測(cè)定其吸液率和持液率來衡量。
5、一致性
由于制備工藝的不同，隔膜一致性可能差別較大。一致性包括閉合溫度等自身特性，以及電鏡下觀察孔洞的一致性和厚度的一致性等表觀一致性。隔膜的一致性越高對(duì)其他方面的性能都有好處。
6、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。
