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鋰電池隔膜的性能指標(biāo)及各個(gè)指標(biāo)的具體要求

時(shí)間:2017/10/27閱讀:2997
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決定鋰電池隔膜性能的主要指標(biāo)有隔膜的厚度、力學(xué)性能、孔隙率、透氣率、孔徑大小及其分布、熱性能及自關(guān)閉性能等。隔膜越薄,溶劑化鋰離子穿越時(shí)遇到的阻力越小,離子傳導(dǎo)性越好。阻抗越低,但隔膜太薄時(shí),其保液能力和電子絕緣性降低,也會(huì)對電池性能產(chǎn)生不利的影響,目前,實(shí)際使用的隔膜的厚度通常在25~35um。
鋰電池對隔膜的力學(xué)性能也有較高的要求,單軸拉伸制備的隔膜在力學(xué)性能上具有各向異性,沿拉伸方向的強(qiáng)度約為50N,而垂直拉伸方向的強(qiáng)度僅為5N左右。雙軸拉伸制備的隔膜在兩個(gè)方向上的強(qiáng)度基本一致。多層隔膜在不同方向的強(qiáng)度均勻,較適合作為鋰電池隔膜。
提高隔膜的孔隙率可以降低隔膜對鋰離子遷移的阻力,孔隙率越大,孔的曲率越小,孔的貫通性越好,鋰離子的穿透能力越強(qiáng),但孔陳串的提高又會(huì)導(dǎo)致材料的力學(xué)性能和電子絕緣性下降,甚至山現(xiàn)電極的活性物質(zhì)穿越隔膜產(chǎn)生物理短路現(xiàn)象。因此,大多數(shù)鋰電池隔膜的孔隙率在4%~5%之間。
孔徑的大小與孔隙率密切相關(guān),商品化隔膜的孔徑一般在0.03 ~0. 12uA之間,且孔徑分布較窄,孔徑大小均勻,zui大孔徑與平均孔徑分布差別不超過于0,011um。
透氣率也是與離子遷移性質(zhì)緊密相關(guān)的物理量。它是由膜的厚度、孔陳率、孔徑大小、孔徑分布等多種因素決定的。同種材料制得的隔膜,厚度越小、孔隙率越人、孔徑越大、孔徑分布越均一材料的透氣率就越高。
對于鋰電池和鋰電池的隔膜材料而言,熱熔性是特別重要的性能指標(biāo),因?yàn)樗请姵匕踩缘闹匾U?。鋰電池由于濫用等原因出現(xiàn)自熱和電解液的氧化等,電池的溫度急劇升高,成為鋰電池的安全隱忠。要消除這種隱患,隔膜必須能夠在要求的溫度下熔融使微孔閉合,變成無孔的離子絕緣層,使電池中斷,防止由于溫度的持續(xù)升高引起的電池嫌燒甚至爆炸,這就是隔膜的自關(guān)閉現(xiàn)象。聚丙烯隔膜的自閉溫度人約為170℃左右,聚乙烯隔膜的自閉溫度為130-140℃,近年來發(fā)展起來的聚丙烯和聚乙烯多層復(fù)合隔膜的自閉溫度在80-120℃之間。其強(qiáng)度和安全性比單層膜好,自閉時(shí)阻抗高,使鋰電池更加安全。但自閉溫度過低,電池很容易因此失去性能而報(bào)廢

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