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锂离子电池隔膜的主要性能要求有哪些?

来源:互联网整理   时间:2022-11-22   阅读量:1696

锂离子电池由正负极材料、电解质、隔膜和电池外壳组成。作为电池的第三极,隔膜是锂离子电池的关键内层组件之一,其性能决定了电池的接口结构、内阻等,直接影响了电池的能量、循环以及安全性等特性,质量较高的隔膜对提高锂电池综合性能起到重要的作用。那么,锂离子电池隔膜主要性能要求有哪些呢?

1、厚度:对于消耗型锂离子电池,25微米的隔膜逐渐成为标准。然而,由于人们对便携式产品的使用的日益增长,更薄的隔膜,比如说20微米、18微米、16微米、甚至更薄的隔膜开始大范围的应用。对于动力电池来说,由于装配过程的机械要求,往往需要更厚的隔膜,当然对于动力用大电池,安全性也是非常重要的,而厚一些的隔膜往往同时意味着更好的安全性,EV/HEV使 用的是厚度为40微米左右的隔膜。

2、透气率:一般来说,隔膜中会有一个透气率参数,并称之为Gurley指数。Gurley指数,是指一定体积的气体,在一定压力条件下通过一定面积的隔膜所需要的时间,气体的体积量一般为50cc。 Gurley指数与电池内阻成正比,数值越大,内阻就越大。因为同一种隔膜相对来说微观结构是一样的或可比较的所以同一种隔膜的Gurley 数的大小能很好的反应出内阻的大小,

3、自动关闭机理:目前锂电池用隔膜一般都能够提供一个附加的功能,就是热关闭。这一特性可以为锂离子电池提供一个额外的安全保护。该功能主要参数为闭孔温度和破膜温度。

闭孔温度是微孔闭合时的温度,即闭合温度。当电池内部发生放热反应、自热、过充或电池外部短路时,这些情况会产生大量热量。由于聚烯通过材料的热塑性,当温度接近聚合物熔点时,微孔闭合形成热关闭,阻断离子的持续传输,形成断路,保护电池。PE为130-140℃,PP为150℃。

4、孔隙率:孔隙率,是指块状材料中孔隙体积与材料在自然状态下总体积的百分比。一般,隔膜孔隙率在35%-60%之间。孔隙率的大小和内阻有一定的关系,但不同种隔膜之间的空隙率的绝对值无法直接比较。

5、热稳定性:隔膜需要在电池使用的温度范围内(-20°C~60°C)保持稳定。目前,隔膜使用的PE(聚乙烯)或PP(聚丙烯)材料均可以满足上述要求。通常,真空条件下,90C恒温60分钟,隔膜横向纵向收缩应小于5%。

6、力学强度:隔膜的力学强度可以通过抗穿刺强度和抗拉强度来衡量。

抗穿刺强度是指施加在给定针形状上戳穿隔膜样品的质量,表示隔膜在装配过程中短路的趋势。为了防止短路,隔膜必须具有一定的抗穿刺强度。抗穿刺强度值一般为300-500g。

拉伸强度是反映隔膜在使用过程中受到外力作用时维持尺寸稳定性的参数,若拉伸强度不够,隔膜变形后不易恢复原尺寸会导致电池短路。

隔膜的拉伸强度须满足当施加1000 psi的外力时,隔膜的偏置屈服应小于2%。

7、化学稳定性:换句话说就是要求隔膜在电化学反应中是惰性的。一般通过耐电解质的腐蚀性和膨胀率来评估其化学稳定性经过若干年的工业化检验,一般认为目前隔膜用材料PE或PP是满足化学惰性要求的。


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关键字: 锂电池

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