隔膜對鋰電池性能有什么影響

來源：存能電氣  日期：2019-04-29 08:59  瀏覽量：次

　　隔膜對鋰電池性能有什么影響?鋰電池用的隔膜對安全性、滲透性、孔隙度及厚度都有嚴(yán)苛的要求。隔膜是鋰電池的關(guān)鍵組件之一，電池電解液猶如河流，鋰離子好比河上行駛的小船，隔膜是攔腰而建的大壩，一個個隔膜孔就像是大壩上的閘門，正常情況下，離子自由穿梭到達(dá)正負(fù)極，完成充放電的循環(huán)。

　　隔膜對鋰電池性能有什么影響?

　　隔膜本身既是電子的非良導(dǎo)體，同時具有電解質(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)充放電過程中對電解液保持高度浸潤性等。隔膜材料與電極之間的界面相容性、隔膜對電解質(zhì)的保持性均對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保證充放電時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。

　　1、厚度

　　隔膜厚度的均勻性是一個特別重要的質(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厚儀及快速反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行自動檢測和控制的。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，孔徑一般在0.03-0.12um。孔徑太小會增加電阻，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值無法直接比較。現(xiàn)有鋰離子電池隔膜的孔隙率在40%-50%之間。

　　4、浸潤性

　　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。浸潤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。浸潤性可通過測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。

　　隔膜的品質(zhì)直接影響鋰電池容量、充放電循環(huán)壽命、阻燃止爆安全性能等指標(biāo)。業(yè)內(nèi)人士感慨：“一層隔膜兩重天，邁過去就是晴天!鋰電池隔膜是鋰離子電池的關(guān)鍵內(nèi)層組件之一，其良好的機(jī)械性能、學(xué)穩(wěn)定性和高溫自閉性能等特點，對防止高溫引起的電池爆炸、提高鋰離子電的綜合性能等方面有重要作用。