鋰離子電池隔膜分類及材料性能要求介紹
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2022-04-26 21:12
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根據(jù)物理、化學(xué)特性的差異，鋰電池隔膜可以分為：織造膜、非織造膜（無紡布）、微孔膜、復(fù)合膜、隔膜紙、碾壓膜等幾類。雖然類型繁多，至今商品化鋰電池隔膜材料主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。
鋰離子電池隔膜生產(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，確保鋰離子二次電池在日常使用上的安全性。
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鋰電池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隔膜的安全性的要求。為了滿足鋰電池廠家的這種要求，南通天豐開發(fā)出了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。
鋰電池隔膜材料性能要求
隔膜的性能參數(shù)對電池性能影響重大，例如在常用的商用隔膜材料中，材料的厚度直接影響鋰電池內(nèi)阻，孔隙大小和分布將會影響傳輸鋰離子性能等，因此制備高性能隔膜材料對于電池的性能發(fā)揮和實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要。影響鋰離子電池隔膜性能的主要因素包括隔膜化學(xué)穩(wěn)定性、力學(xué)強(qiáng)度、孔隙率大小及潤濕性、安全保護(hù)的自關(guān)閉性能等幾個方面。
?、帕W(xué)強(qiáng)度
隔膜在鋰電池結(jié)構(gòu)及充放電反應(yīng)過程中需要具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。隔膜的一個重要作用是將正負(fù)極反應(yīng)隔開，如果隔膜皺縮或破裂導(dǎo)致電解液滲透，就會發(fā)生電池短路，具有很大的安全隱患，因此隔膜需要有一定的力學(xué)強(qiáng)度和韌性。
?、茻針O定性
由于鋰離子電池中電解質(zhì)溶液除了水溶劑，還會采用有機(jī)溶劑和非水電解液，因此隔膜應(yīng)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性能，能夠在電池多次充放電過程中實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的完整性與反應(yīng)的穩(wěn)定性。
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隔膜為了保持鋰離子良好的透過能力，材料需要具備一定大小的孔隙，并保證低電阻和高離子傳導(dǎo)率。孔隙大小將影響鋰電池內(nèi)阻及電池的安全性。孔隙太小會使離子穿透率減低而增大電池內(nèi)阻，孔隙過大則會導(dǎo)致電池正負(fù)極接觸概率增大易導(dǎo)致短路，起不到隔膜的效果。
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此外，隔膜的自關(guān)閉技能在鋰電池安全性方面至關(guān)重要。自關(guān)閉機(jī)理要求隔膜在過載大量放熱，溫度升高過高，接近材料熔點(diǎn)時隔膜結(jié)構(gòu)中孔隙閉合，成功隔絕離子穿梭，停止正負(fù)極反應(yīng)形成斷路，以在過熱情況下防止電池爆炸。隔膜的浸潤性也是評價(jià)隔膜性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一，為保證離子的順利傳輸，隔膜需要和電解液充分接觸，有良好的浸潤性、與電解液的滲透能力和離子穿透能力。
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