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锂离子电池隔膜孔径工艺介绍

来源:石蜡 时间:2024/7/31

隔膜是锂电池的重要组成部分之一,通常也称成为电池隔膜、隔膜纸、离子分离膜等,处于新能源汽车产业链的上游部分。隔膜作用是绝缘正负极防止短路,能让锂离子自由通过,在过度充电或温度升高的情况下通过闭孔的功能防止正负极接触,达到绝缘的作用;能够影响锂电池的容量、循环性能和充放电电流密度等关键性能。

锂电池隔膜根据生产工艺的不同,一般分为干法隔膜和湿法隔膜,其中干法又可分为干法单拉隔膜和干法双拉隔膜,或者干法单层隔膜和干法多层隔膜。干法隔膜一般使用PP作为原料,PP和PE多层共挤出;湿法隔膜则一般使用超高分子量聚乙烯作为隔膜主体,石蜡油作为成孔剂,二氯甲烷作为萃取液。

锂离子电池隔膜的孔径和锂离子电池隔膜的技术。作为锂离子电池的重要部分,隔板关于分隔电池的正电极和负电极以防止由于两个电极之间的接触而引起的短路很重要。另外,它还具有允许电解质离子通过的功能。锂离子电池隔板本身具有微孔结构,并且孔径大小及其分布的均匀性直接影响电池的性能。下面介绍锂离子电池隔膜的孔径以及锂离子电池隔膜的制备过程。

锂离子电池隔膜孔径

一般来说,为了防止电极粒子直接接触,防止电极粒子直接通过隔膜是非常重要的。当前使用的电极颗粒通常为约10微米,而所使用的导电添加剂为约10纳米。幸运的是,一般的炭黑颗粒趋于附聚形成大颗粒。一般而言,亚微米孔径的膜足以防止电极颗粒直接通过。当然,不能排除由于不良的电极表面处理引起的微短路以及更多的灰尘等问题。

为了使电池持续且稳定地工作,要求电池中的电流密度均匀且稳定,因此要求隔膜具有合适的孔径和孔径分布。假如孔径太小,锂离子的渗透性将受到限制,这将新增电池的内阻并降低电池的整体性能;假如孔径太大,则锂离子的渗透性会新增,同时容易受到影响。锂离子的冲击使树枝状生长物刺穿隔膜,从而导致安全问题,例如短路甚至爆炸。隔板的孔径应小于电极活性材料,导电剂和其他组分的粒径,以有效地防止颗粒阻塞微孔,从而提高锂离子电池的安全性能。

锂离子电池隔膜工艺

目前,制备锂离子电池隔膜的重要方法包括湿法和干法。湿法也称为相分离法或热诱导相分离法。将液态碳氢化合物或小分子物质与聚烯烃树脂混合,加热并熔融形成均匀的混合物,然后冷却以进行相分离,压制成膜,然后将膜加热到接近熔点的温度。进行双轴拉伸以对齐分子链,最后保留一按时间,然后用挥发性物质洗脱残留的溶剂,以制备互穿的微孔膜。干法是将聚烯烃树脂熔融,挤出并吹制成结晶聚合物膜。在结晶和退火之后,获得高度取向的多层结构,其在高温下进一步拉伸以剥离晶体表面。要形成多孔结构,可以新增薄膜的孔径。

与干式隔膜相比,湿式隔膜在机械性能,透气性以及物理和化学性能方面具有一定优势。通过在基膜上涂覆陶瓷氧化铝,pVDF,芳族聚酰胺和其他粘合剂,可以大大提高隔膜的热稳定性,降低高温收缩率,并防止极靴的大收缩而暴露极靴。膜片,弥补了热稳定性的唯一短板。产品性能已完全领先于干膜。

锂电池隔膜的特点

提供安全保障:具有良好的绝缘性,防止正负极接触短路或者被毛刺、颗粒、枝晶穿刺而出现的短路。因此隔膜需要具有一定的拉伸、穿刺强度,不易撕裂,并且在突发高温条件下基本保持尺寸的稳定,不会熔缩导致电池的大面积短路和热失控。

实现充放电功能、倍率性能的微孔通道:隔膜必须具有较高的孔隙率并且孔隙特征制约着电池的锂离子的迁移,体现在参数上就是电导率。

在新能源汽车上的动力电池,由于整车对电池的安全性和能量密度要求较高,因此用于动力锂电池上的隔膜一般会要求以下几点:

1、更高安全性:包括受热稳定性、电化学稳定性、抗穿刺抗短路性能;

2、更好的一致性:包括厚度、孔径和孔径分布;

3、理想的孔隙率和孔隙结构;

4、更强的吸液能力和较小的电阻;

5、更高的能量密度:会要求更大的电化学稳定窗口,即耐高压特性也是未来趋势。

目前国际上隔膜的主流产品是经横向和纵向精密拉伸的单层聚丙烯(PP)纳米微孔膜、单层聚乙烯(PE)纳米微孔膜、PP/PE/PP三层复合纳米微孔膜等类型。双向精密拉伸法来生产PE、PP隔膜,是一个多步骤、复杂而精密的加工过程,包括吹塑、流延制膜、连续精密拉伸等多个重要环节。因此,隔膜是锂电池部件中技术含量最高的。SYSTESTER思克锂电隔膜检测仪器包括GTR-系列透气度仪、TSL隔膜热穿刺试验机、TSL电子拉力试验机、薄膜热缩性能测试仪、测厚仪、微型剥离机等锂电行业专用智能检测仪器,产品广泛服务于新能源、新材料、食品药品安全等检测领域;思克致力于膜检测技术的发展创新,助力锂电相关产业的品质把控。

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