鋰離子電池由正負(fù)電極材料、電解質(zhì)、隔膜和電池盒組成。作為電池的第三極,隔膜是鋰離子電池的關(guān)鍵內(nèi)部部件之一。當(dāng)電解質(zhì)被膜片吸收后,可以隔離正負(fù)電極以防止短路并允許鋰離子傳導(dǎo)。當(dāng)過(guò)充電或沸騰溫度升高時(shí),隔膜會(huì)阻止電流通過(guò)封閉的孔,防止爆炸。西膜的性能決定了受影響電池的界面性能和內(nèi)阻: 頂部影響電池的容量和環(huán)形性能,以及充放電鬼電流密度籠的關(guān)鍵特性。優(yōu)良的隔膜對(duì)提高蓄電池的綜合性能具有重要作用。
目前鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)材料仍然首.選多烯子午線(xiàn)。多烯經(jīng)絡(luò)材料具有強(qiáng)度高、耐火、耐化學(xué)藥品、耐酸堿腐蝕、生物相容性好、無(wú)毒等諸多優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。聚烯烴化合物能提供良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性,并具有高溫自封閉性能,保證了鋰離子二次電池的日常使用安全。
1、厚度均勻性
隔膜的厚度均勻性與所有薄膜生產(chǎn)管理企業(yè)的要求具有相同,是一個(gè)非常重要的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo),直接通過(guò)影響隔膜卷的外觀設(shè)計(jì)質(zhì)量和內(nèi)部結(jié)構(gòu)性能,是生產(chǎn)發(fā)展過(guò)程中需要嚴(yán)格控制的質(zhì)量分析指標(biāo)體系之一。鋰電池用戶(hù)對(duì)隔膜的切割有其特殊的要求。除了一些特殊的隔膜切割機(jī)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)的專(zhuān)業(yè)切割人員外,與隔膜本身的厚度均勻性密切相關(guān)。
在自動(dòng)化程度高的膜片生產(chǎn)線(xiàn)上,采用高精度在線(xiàn)非接觸測(cè)厚儀和快速反饋控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)膜片厚度的自動(dòng)檢測(cè)和控制。 隔膜厚度均勻性包括縱向厚度均勻性和橫向厚度均勻性。 水平厚度均勻性特別重要。 通常需要控制在1微米以?xún)?nèi)。 南通天峰公司的厚度在0.5微米以?xún)?nèi)。
2、力學(xué)性能
膜片的力學(xué)性能是影響其應(yīng)用的一個(gè)重要因素。如果膜片斷裂,將發(fā)生短路,降低產(chǎn)量。因此,膜片在電池組裝過(guò)程中需要具有一定的機(jī)械強(qiáng)度,并采用充放電結(jié)構(gòu)。膜片的機(jī)械強(qiáng)度可以通過(guò)穿刺強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度來(lái)測(cè)量。
拉伸運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、隔膜的拉伸強(qiáng)度與制膜工藝進(jìn)行有關(guān)。采用單軸拉伸,膜在拉伸方向上發(fā)展不同于其他垂直管理強(qiáng)度;采用雙軸拉伸時(shí),隔膜在兩個(gè)方向上的一致性相似。一般通過(guò)拉伸強(qiáng)度主要是指垂直結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可以達(dá)到100MP 以上,橫向關(guān)系強(qiáng)度不宜過(guò)大,過(guò)大會(huì)制度導(dǎo)致企業(yè)橫向收縮率增加,會(huì)增加我國(guó)鋰電池生產(chǎn)廠(chǎng)家正負(fù)接觸的概率。
抗穿刺工作強(qiáng)度和抗穿刺進(jìn)行強(qiáng)度是指施加在給定針形狀上戳穿隔膜樣品的質(zhì)量,表示隔膜在裝配設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)短路的趨勢(shì)。由于沒(méi)有隔膜夾在不均勻的正負(fù)極片之間,因此我們需要企業(yè)承受能力很大的壓力。為了可以防止發(fā)生短路,隔膜必須發(fā)展具有中國(guó)一定的抗穿刺強(qiáng)度??勾┐虖?qiáng)度值一般為300-500g。
3、透過(guò)性能
透氣性可采用一定的時(shí)間和壓力,主要反映鋰離子的透氣性
隔膜通暢。膜片的滲透率受孔隙率、孔徑、形狀和孔隙曲率等膜片內(nèi)孔隙結(jié)構(gòu)綜合因素的影響。
作為鋰電池隔膜材料,具有微孔結(jié)構(gòu),微孔均勻分布在整個(gè)隔膜材料中。一般孔徑為0.03-0.12um,孔徑過(guò)小會(huì)增加阻力;如果孔徑過(guò)大,正負(fù)極會(huì)接觸或被枝晶刺穿而短路。
隔膜制造商企業(yè)現(xiàn)在我們基本上用透氣性和孔隙度指標(biāo)來(lái)衡量透氣性。透氣性是指特定空氣在一個(gè)特定工作壓力下通過(guò)一些特定目標(biāo)區(qū)域文化隔膜以及所需的時(shí)間Gurley值來(lái)表示。根據(jù)需要隔膜厚度,一般為300-700s/100ml??紫堵适菃误w膜體積中孔的體積變化百分比,與原料合成樹(shù)脂和膜的密度增加有關(guān)。現(xiàn)有研究鋰離子動(dòng)力電池作為隔膜的孔隙率在40%-50%之間。
4、理化性能
潤(rùn)濕性和潤(rùn)濕性速度:較好的潤(rùn)濕性有利于提高隔板與電解質(zhì)之間的親和力,擴(kuò)大隔板與電解質(zhì)之間的接觸面,從而提高離子導(dǎo)電性,提高電池的充放電性能和容量。 膜對(duì)電解質(zhì)的潤(rùn)濕性可以通過(guò)測(cè)量其液體吸收和液體保留來(lái)測(cè)量。
化學(xué)穩(wěn)定性: 隔膜應(yīng)在電解液中保持長(zhǎng)期穩(wěn)定,不與電解液和電極材料發(fā)生反應(yīng)。它的化學(xué)穩(wěn)定性是通過(guò)電解液的耐腐蝕性和膨脹率來(lái)評(píng)價(jià)的。
熱穩(wěn)定性:電池在充放電過(guò)程中釋放熱量,尤其是短路或過(guò)充時(shí)。因此,當(dāng)溫度升高時(shí),隔膜應(yīng)保持原有的完整性和一定的機(jī)械性能,以隔離正負(fù)極,防止短路。
安全環(huán)境保護(hù)工作性能:隨著鋰電池技術(shù)應(yīng)用研究范圍的逐步發(fā)展擴(kuò)大,特別是在動(dòng)力電池管理領(lǐng)域,鋰離子電池的安全問(wèn)題已成為鋰電池制造商最重要的環(huán)節(jié)。作為鋰電池最關(guān)鍵的核心功能材料,它也對(duì)隔膜提出了具有更高的要求。
目前鋰電池用隔膜一般都能夠通過(guò)提供這樣一個(gè)附加的功能,就是熱關(guān)閉。這一技術(shù)特性可以為鋰離子電池發(fā)展提供需要一個(gè)額外的安全環(huán)境保護(hù)。該功能研究主要特征參數(shù)為閉孔溫度和破膜溫度。
閉孔溫度為閉孔溫度,即閉孔溫度。當(dāng)電池內(nèi)部出現(xiàn)放熱反應(yīng)、自加熱、過(guò)度充電或電池外部發(fā)生短路時(shí),就會(huì)產(chǎn)生大量熱量。由于聚烯烴通過(guò)材料的熱塑性,當(dāng)溫度接近聚合物熔點(diǎn)時(shí),微孔關(guān)閉形成熱閉合,阻止離子的連續(xù)傳輸,形成斷路器,保護(hù)電池。聚乙烯是130-140攝氏度,聚丙烯是150攝氏度。