鋰電池隔膜紙性能要求

隔膜的作用1.使電池的正,負(fù)極分隔開來,防止短路;2.吸附電池中電解液,確保高的離子電導(dǎo)率;3.有的還能防止對電池反應(yīng)有害的物質(zhì)在電極間遷移;4.保證在電池發(fā)生異常時使電池反應(yīng)停止,提高電池的安全性能;隔膜應(yīng)有的基本要求1.電絕緣性好（非電子導(dǎo)體）；2.對電解質(zhì)離子有很好的透過性，電阻低；3.對電解質(zhì)具有化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性；4.對電解質(zhì)潤濕性好;5.具有一定的機械強度，厚度盡可能小;隔膜性能主要指外觀;厚度;面密度;電阻;干態(tài)及濕態(tài)抗拉強度;孔率;孔徑;吸液率;吸液速率;保持電解液能力;耐電解液腐蝕能力.隔膜在鋰離子電池的應(yīng)用1.主要作用2.基本要求3.主要性能及其評價4.隔膜主要性能對電池的影響主要作用1.利用其不導(dǎo)電性使電池正負(fù)極隔開,防止短路;2.依靠自身微孔結(jié)構(gòu)讓鋰離子通過,使電解質(zhì)反應(yīng),保持良好的離子導(dǎo)電性;3.外部短路或錯誤連接導(dǎo)致大電流,隔膜因熱變形使微孔閉塞切斷電流回路,確保安全.基本要求1.足夠的隔離性和電子絕緣性,能夠保證正負(fù)極的機械隔離和阻止活性物質(zhì)的遷移;2.有一定的孔徑,對鋰離子有很好的透過性,保證低的電阻和高的離子導(dǎo)電率;3.有足夠的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性,一定的耐濕性和耐腐蝕性;4.對電解液浸潤性好5.有足夠的力學(xué)性能和防震能力,厚度盡可能小;6.占的體積小,易于實現(xiàn)薄膜化;7.自動關(guān)斷保護性能好;主要性能及其評價1.電絕緣性能:用絕緣耐壓性來評價.隔膜的絕緣耐壓性如果高的話(Celgard2400d的典型數(shù)值是1000±200V),他的電接觸耐壓能力也就提高.注入電解液前在電池上加電壓,如果感到有電流,那就說明有電接觸,此評價的結(jié)果依賴于隔膜的強度和電池裝配條件,尤其是依賴于電極設(shè)計.隔膜在保持電解液時電阻要低,如果此時電阻過高必將影響電池的容量特性及電池性能.隔膜的化學(xué)穩(wěn)定性評價方法:通過測定耐電解液腐蝕能力和脹縮率來評價.耐電解液腐蝕能力:將電解液加溫到50℃后將隔膜紙浸入其中4-6個小時,取出洗凈,烘干與原樣比較.脹縮率:將隔膜紙浸泡在電解液中4-6h后檢測尺寸變化,與干態(tài)樣相減求百分率.隔膜紙的潤濕性能評價方法:η=m2-m1/m1η為吸液率較好的潤濕性能有利于隔膜同電解液間的親和,擴大隔膜與電解液的接觸面積,增加電解液對膜的潤濕度,使盡量多的鋰離子透過隔膜,從而增加離子導(dǎo)電性,電池的放電性和容量.拉伸強度:縱向和橫向拉伸強度(主要要求縱向)25μm厚的隔膜縱向拉伸強度在1000kg/cm2

以上.穿刺強度:與電極板表面的粗糙程度有關(guān),電極使用不同的材料要求隔膜的穿刺強度也不同.隔膜的力學(xué)性能隔膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.孔徑:可用壓汞法測定;通過汞的體積和壓力,微孔的大小有關(guān);2.孔率:單位膜的體積中孔的體積百分率;可用比重法測定:孔率=D0-D/D03.孔的曲折度:膜的厚度和氣體或液體在實際膜當(dāng)中通過的路徑比例.(電池放電一般對膜的電阻而言,低曲折系數(shù)是有利的;對短路時的shutdown來講,高的曲折系數(shù)有利.)透氣性透氣性是反映隔膜的孔隙率;孔徑大小等內(nèi)部結(jié)構(gòu)綜合因素.通常測定透氣度tt∝d-1*ξ-1*h*q2R∝t*d

透氣度透氣度:在一定條件下(壓力,測定面積)一定量空氣通過隔膜所需要的時間,稱作Gurley值.

Gurley=(10ml/V)*12.56cm2/in2電流切斷特性(Shutdown)Shutdown特性:隔膜在大電流或外部短路時微孔閉塞,切斷電流回路的功能(一種安全保護性能).主要參數(shù):隔膜的閉孔溫度(SD)和熔融破裂溫度(MD)隔膜孔結(jié)構(gòu)的影響:高曲折度,小孔徑對阻止和切斷異常電流有利;但有對電池離子導(dǎo)電性和放電性有負(fù)面影響.閉孔溫度:外部短路或非正常大電流通過時所產(chǎn)生的熱量使隔膜微孔閉塞時的溫度.熔融破裂溫度:給隔膜進行加熱,當(dāng)溫度超過其熔點發(fā)生破裂的溫度.SD溫度應(yīng)低于MD溫度,而且兩個溫差大,但小于190℃(金屬鋰起火溫度).SD溫度是電池使用的最高溫度;測試飯方法熱電樂池法:用電斤極夾切住隔垮膜構(gòu)缸成電和池,然后皇電池悔升溫,測定冷隔膜案內(nèi)阻.TM旋A(熱機鉆械分虹析)熱機零械分公析:在恒讀定的捷拉力(2咽gf碰)用TM鴿A設(shè)備吐在以5℃抹/m國in的速俗率下訪測定攪樣品撕的收英縮TC屠N’紛S很me寇th削od在一押定壓拾力面屢積下,隨著犬溫度淘的提假高測卵定Gu首rl皺ey值.SD溫度:當(dāng)Gu孩rl逐ey值增遼加時緊的最寺低溫桶度被事認(rèn)為儉是閉罩孔溫朝度.MD溫度:當(dāng)Gu奏rl溪ey值迅辣速變這小時(樣品搖被熔魂化破猾裂)被認(rèn)排為是兼熔化浸溫度.氮氣息透過裕量與夕溫度歪的關(guān)鬼系隔膜高多層腰結(jié)構(gòu)臉的優(yōu)點越性隔膜類別電阻上升溫度/℃電阻下降溫度/℃膜破裂溫度/℃PP156-163164-177162PE130-133139-144139PP/PE131-137167-191167PP/PE/PP134-135159-192165PE膜熔趨點低,閉孔連溫度提低.PP膜熔押點破暗裂溫鐮度較婦高,在PE閉孔筑后仍眉然保饒持良突好的薯力學(xué)草性能.隔膜烏材料辦的制廈造技蜓術(shù)相分亂離法(濕法)的制付造高分緊子聚膜合物鄭溶劑爛（添承加劑誦）混合蠶加熱薄膜墻化、盛微狗相分乎離(結(jié)晶成化)脫溶農(nóng)劑延鞭伸(多孔般形成)延伸煎造孔中法(干法)延伸歌法的鳴制造叢流程照如右做圖:高分稱子粘豈稠液騎、縣聚合縣物溶柿劑(添加兆劑)薄膜耽化(定向綱結(jié)晶)熱處設(shè)理(重結(jié)偷晶,高延輝展層)延伸(多孔伏形成)多層緊膜的禽生產(chǎn)鳴工藝很示意兔圖隔膜貞改進須方向要求性能改進技術(shù)對電池性能影響強度高(薄化)采用超高分子量聚合物;利用成形技術(shù)對結(jié)晶性、結(jié)構(gòu)機械控制容量高;防止短路;提高加工性離子透過性高(阻抗低)利用成形技術(shù)控制孔的形狀、直徑和孔隙率等提高大電流充放電性能電流遮斷性按要求不同采用不同聚合物和熔點不同的聚合物的復(fù)合材料提高電池的安全性鋰離雞子隔繪膜與旬分離格膜;透氣竭膜的晌不同1.作用身不同:隔膜理使電腎池正迅負(fù)極未隔離,鋰離伯子可劈燕逆往槽返其倍孔隙;分離狂膜的艇作用法是使摧多組援分溶志劑和兇溶質(zhì)朝的分盤離,截留,分級,提純蘇和富山集,不可糧逆;透氣摸膜的貪作用絹是透吧過濕尿氣和筍氧氣厲等氣蹲體,一般崖不可掌逆;透過稍物透漠過微蒜孔的瞧動力驚不同鋰離臟子隔莫膜依設(shè)靠鋰專離子沸在正拌負(fù)極屯的濃嗚度差什和充翁電時評的電離場;分離洗膜依暴靠外侵部壓遇力;透氣辨膜是稈內(nèi)部趁氣體陶濃度呀差透過財物不激同1.隔膜黎只讓療鋰離叔子通識過;2.分離辨膜透扇過物藍是大仔分子,微粒,粒子,粗粒冤子,如細爺菌,蛋白增質(zhì),鹽等;3.透氣核膜透薯過物為是氣胸體分屬子;如氧描氣,水蒸檢汽等;制造變方法奧不同1.隔膜眼的制蜜造方橡法很豬多,目前雕較先形進的隱工藝省是ce嗎lg靈ar艦d法生撕產(chǎn)單劍層和灘多層PP金,P饞E微孔徑膜2.分離特膜有劉相轉(zhuǎn)疫化法暗等十搬多種徑化學(xué)辭和物辰理的越制造是方法.3.透氣竿膜常變用化蝦學(xué)發(fā)蔬泡法朵制造.隔膜她紙收鈴縮率(1押)隔膜宵紙收疾縮率(2籍)三層曉隔膜業(yè)紙SE里M(掃描途電子走顯微叔鏡)三層偶隔膜珠紙SE啊M(掃描鋼電子疼顯微旬鏡)單層謎隔膜圍紙SE怪M(掃描婆電子需顯微