|
鋰離子電池由正負(fù)極材料、電解質(zhì)、隔膜和電池外殼組成。作為電池的第三極，隔膜是鋰離子電池的關(guān)鍵內(nèi)層組件之一，其性能決定了電池的接口結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響了電池的能量、循環(huán)以及安全性等特性，質(zhì)量較高的隔膜對(duì)提高鋰電池綜合性能起到重要的作用。那么，鋰離子電池隔膜主要性能要求有哪些呢？
1、厚度：對(duì)于消耗型鋰離子電池，25微米的隔膜逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)。然而，由于人們對(duì)便攜式產(chǎn)品的使用的日益增長(zhǎng)，更薄的隔膜，比如說(shuō)20微米、18微米、16微米、甚至更薄的隔膜開(kāi)始大范圍的應(yīng)用。對(duì)于動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)，由于裝配過(guò)程的機(jī)械要求，往往需要更厚的隔膜，當(dāng)然對(duì)于動(dòng)力用大電池，安全性也是非常重要的，而厚一些的隔膜往往同時(shí)意味著更好的安全性，EV/HEV使 用的是厚度為40微米左右的隔膜。
2、透氣率：一般來(lái)說(shuō)，隔膜中會(huì)有一個(gè)透氣率參數(shù)，并稱之為Gurley指數(shù)。Gurley指數(shù)，是指一定體積的氣體，在一定壓力條件下通過(guò)一定面積的隔膜所需要的時(shí)間，氣體的體積量一般為50cc。 Gurley指數(shù)與電池內(nèi)阻成正比，數(shù)值越大，內(nèi)阻就越大。因?yàn)橥环N隔膜相對(duì)來(lái)說(shuō)微觀結(jié)構(gòu)是一樣的或可比較的，所以同一種隔膜的Gurley 數(shù)的大小能很好的反應(yīng)出內(nèi)阻的大小，
3、自動(dòng)關(guān)閉機(jī)理：目前鋰電池用隔膜一般都能夠提供一個(gè)附加的功能，就是熱關(guān)閉。這一特性可以為鋰離子電池提供一個(gè)額外的安全保護(hù)。該功能主要參數(shù)為閉孔溫度和破膜溫度。
閉孔溫度是微孔閉合時(shí)的溫度，即閉合溫度。當(dāng)電池內(nèi)部發(fā)生放熱反應(yīng)、自熱、過(guò)充或電池外部短路時(shí)，這些情況會(huì)產(chǎn)生大量熱量。由于聚烯通過(guò)材料的熱塑性，當(dāng)溫度接近聚合物熔點(diǎn)時(shí)，微孔閉合形成熱關(guān)閉，阻斷離子的持續(xù)傳輸，形成斷路，保護(hù)電池。PE為130-140℃，PP為150℃。
4、孔隙率：孔隙率，是指塊狀材料中孔隙體積與材料在自然狀態(tài)下總體積的百分比。一般，隔膜孔隙率在35%-60%之間�？紫堵实拇笮『蛢�(nèi)阻有一定的關(guān)系，但不同種隔膜之間的空隙率的絕對(duì)值無(wú)法直接比較。
5、熱穩(wěn)定性：隔膜需要在電池使用的溫度范圍內(nèi)（-20°C~60°C）保持穩(wěn)定。目前，隔膜使用的PE（聚乙烯）或PP（聚丙烯）材料均可以滿足上述要求。通常，真空條件下，90C恒溫60分鐘，隔膜橫向縱向收縮應(yīng)小于5%。
6、力學(xué)強(qiáng)度：隔膜的力學(xué)強(qiáng)度可以通過(guò)抗穿刺強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度來(lái)衡量。
抗穿刺強(qiáng)度：是指施加在給定針形狀上戳穿隔膜樣品的質(zhì)量，表示隔膜在裝配過(guò)程中短路的趨勢(shì)。為了防止短路，隔膜必須具有一定的抗穿刺強(qiáng)度�？勾┐虖�(qiáng)度值一般為300-500g。
拉伸強(qiáng)度：是反映隔膜在使用過(guò)程中受到外力作用時(shí)維持尺寸穩(wěn)定性的參數(shù)，若拉伸強(qiáng)度不夠，隔膜變形后不易恢復(fù)原尺寸會(huì)導(dǎo)致電池短路。
隔膜的拉伸強(qiáng)度須滿足當(dāng)施加1000 psi的外力時(shí)，隔膜的偏置屈服應(yīng)小于2%。
7、化學(xué)穩(wěn)定性：換句話說(shuō)就是要求隔膜在電化學(xué)反應(yīng)中是惰性的。一般通過(guò)耐電解質(zhì)的腐蝕性和膨脹率來(lái)評(píng)估其化學(xué)穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)若干年的工業(yè)化檢驗(yàn)，一般認(rèn)為目前隔膜用材料PE或PP是滿足化學(xué)惰性要求的。
|
