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锂电池隔膜材料性能是什么?

发布时间: 2024-06-29  点击次数: 92次
锂电池隔膜材料性能是什么?
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锂离子电池隔膜的性能要求:1、具有电子绝缘性,保证正负极的机械隔离;2、有一定的孔径和孔隙率,保证低的电阻和高的离子电导率,对锂离子有很好的透过性;3、耐电解液腐蚀,有足够的化学和电化学稳定性,这是由于电解质的溶剂为强极性的有机化合物;4、具有良好的电解液的浸润性,并且吸液保湿能力强;5、力学稳定性高,包括穿刺强度、拉伸强度等,但厚度尽可能小。
锂离子电池隔膜作为锂离子电池四大重要材料之一,一般是绝缘性较好的材料,供应锂离子在电解液中的迁移通道。隔膜的性能参数对电池性能影响重大,例如在常用的商用隔膜材料中,材料的厚度直接影响电池内阻,孔隙大小和分布将会影响传输锂离子性能等,因此制备高性能隔膜材料关于电池的性能发挥和实际应用至关重要。影响锂离子电池隔膜性能的重要因素包括隔膜化学稳定性、力学强度、孔隙率大小及润湿性、安全保护的自关闭性能等几个方面。
⑴力学强度
隔膜在电池结构及充放电反应过程中要具有一定的机械强度。隔膜的一个重要用途是将正负极反应隔开,假如隔膜皱缩或破裂导致电解液渗透,就会发生电池短路,具有很大的安全隐患,因此隔膜要有一定的力学强度和韧性。锂离子电池在充电过程中锂离子被还原生成金属锂枝晶,这就要求隔膜材料要有一定的抗穿刺强度。另外,隔膜材料也应该具有一定的拉伸强度,锂离子电池在反应过程中会放出或吸收热量,隔膜会发生相应的涨缩,假如隔膜的拉伸强度不够,就会造成隔膜破损,也会导致短路发生。
⑵热极定性
由于锂离子电池中电解质溶液除了水溶剂,还会采用有机溶剂和非水电解液,因此隔膜应具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性能,能够在电池多次充放电过程中实现结构的完整性与反应的稳定性。此外,锂离子电池在充放电反应中会放热,电池在持续工作时温度会升高,隔膜的热稳定性能够保证在电池长时间工作时减少收缩形变量,防止电池皱缩导致的正负极接触而导致电池短路。
⑶孔隙分布及孔隙率
隔膜为了保持锂离子良好的透过能力,材料要具备一定大小的孔隙,并保证低电阻和高离子传导率。孔隙大小将影响电池内阻及电池的安全性。孔隙太小会使离子穿透率减低而增大电池内阻,孔隙过大则会导致电池正负极接触概率增大易导致短路,起不到隔膜的效果。优良的锂离子电池隔膜应保证孔隙大小合适、分布均匀,不然会导致局部电流过大或过小,影响电池性能。
⑷其他性能
此外,隔膜的自关闭技能在电池安全性方面至关重要。自关闭机理要求隔膜在过载大量放热,温度升高过高,接近材料熔点时隔膜结构中孔隙闭合,成功隔绝离子穿梭,停止正负极反应形成断路,以在过热情况下防止电池爆炸。隔膜的浸润性也是评价隔膜性能好坏的标准之一,为保证离子的顺利传输,隔膜要和电解液充分接触,有良好的浸润性、与电解液的渗透能力和离子穿透能力。

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