鋰離子電池隔膜詳解,電池隔膜的重要性
來源:存能電氣 日期:2019-07-19 16:17 瀏覽量:次
鋰離子電池隔膜詳解,電池隔膜的重要性。近年來,鋰離子電池技術(shù)發(fā)展迅速,在各種類型的化學(xué)電源體系中,鋰離子電池因其具有的高電壓、高比能量、長壽命等優(yōu)點而成為最受青睞的二次電池。隔膜作為電池中的核心材料之一,決定著鋰電池的性能,因此隔膜材料及制備技術(shù)急需被深入研究。今天就來說說鋰電池隔膜詳解,電池隔膜的重要性。
鋰離子電池隔膜分類
根據(jù)物理、化學(xué)特性的差異,鋰電池隔膜可以分為:織造膜、非織造膜(無紡布)、微孔膜、復(fù)合膜、隔膜紙、碾壓膜等幾類。雖然類型繁多,至今商品化鋰電池隔膜材料主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。
鋰離子電池隔膜詳解
鋰離子電池主要由正極、負極、隔膜、電解液等幾部分構(gòu)成,充電時,鋰離子(Li+)從正極脫出在電解液中穿過隔膜到達負極并嵌入到負極晶格中,此時正極處于貧鋰態(tài),負極處于富鋰態(tài);而放電時,Li+再從富鋰態(tài)的負極脫出再次在電解液中穿過隔膜到達貧鋰態(tài)的正極并插入正極晶格中,此時正極處于富鋰態(tài),負極處于貧鋰態(tài)。為保持電荷的平衡,充、放電過程中Li+在正負極間遷移的同時,有相同數(shù)量的電子在外電路中來回定向移動從而成電流。
電池隔膜的重要性
隔膜是鋰離子電池的重要組成部分,它位于電池內(nèi)部正負極之間,保證鋰離子通過的同時,阻礙電子傳輸。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等,直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性,性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。
隔膜在鋰電池中的功能主要體現(xiàn)在兩個方面:
一是給電池提供安全保障。隔膜材料首先必須具備良好的絕緣性,以防止正負極接觸短路或是被毛刺、顆粒、枝晶刺穿而出現(xiàn)的短路,因此,隔膜需要具有一定的拉伸、穿刺強度,不易撕裂,并在突發(fā)的高溫條件下基本保持尺寸的穩(wěn)定,不會熔縮導(dǎo)致電池的大面積短路和熱失控。
二是給鋰離子電池提供實現(xiàn)充放電功能、倍率性能的微孔通道。因此,隔膜必須是具有較高孔隙率而且微孔分布均勻的薄膜。材料本身的特性和成膜后的孔隙特征制約著電池中鋰離子的遷移,體現(xiàn)在性能參數(shù)上就是離子電導(dǎo)率。
鋰電池對隔膜的要求
鋰離子電池對隔膜的要求包括:
(1)具有電子絕緣性,保證正負極的機械隔離;
(2)有一定的孔徑和孔隙率,保證低的電阻和高的離子電導(dǎo)率,對鋰離子有很好的透過性;
(3)耐電解液腐蝕,有足夠的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性,這是由于電解質(zhì)的溶劑為強極性的有機化合物;
(4)具有良好的電解液的浸潤性,并且吸液保濕能力強;
(5)力學(xué)穩(wěn)定性高,包括穿刺強度、拉伸強度等,但厚度盡可能??;
(6)空間穩(wěn)定性和平整性好;
(7)熱穩(wěn)定性和自動關(guān)斷保護性能好;
(8)受熱收縮率小,否則會引起短路,引發(fā)電池?zé)崾Э?。除此之外,動力電池通常采用?fù)合膜,對隔膜的要求更高。
我國鋰離子電池隔膜在干法工藝上已經(jīng)取得重大突破,目前已經(jīng)具備國際一流的制造水平??傊S著隔膜材料日益豐富、制備工藝日益成熟,相信在不久的將來,滿足消費需求的高安全性、強耐熱性新型隔膜將會成功問世,對我們的生活生深遠的影響。
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