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鋰離子電池隔膜的性能要求

更新時(shí)間:2021-11-10      點(diǎn)擊次數(shù):1428

鋰離子電池隔膜的性能要求


目前國內(nèi)除廣東省地方標(biāo)準(zhǔn) DB44/T 1152—2013《鋰離子電池聚乙烯隔膜》對(duì)聚乙烯隔膜的試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存方面進(jìn)行相關(guān)規(guī)范外,關(guān)于鋰離子電池隔膜的國家標(biāo)準(zhǔn)《通用鋰離子電池聚烯烴隔膜》仍在起草。

鋰離子電池隔膜的性能要求主要有:①電子絕緣性;②孔徑和孔隙率適當(dāng);③電化學(xué)穩(wěn)定性較好,耐電解液腐蝕;④熱穩(wěn)定性好,低閉孔溫度和高熔斷溫度;⑤與電解液親和性好,具有一定的吸液率;⑥足夠的力學(xué)性能和較小的厚度;⑦空間穩(wěn)定性和平整度好。

測試標(biāo)準(zhǔn)及方法

參考美國電池聯(lián)盟(USABC)對(duì)鋰離子電池隔膜性能參數(shù)的規(guī)定,電池隔膜性能可以分為理化性能、力學(xué)性能、熱性能和電化學(xué)性能等 [33] 。

理化性能

理化性能包括厚度、孔隙率、平均孔徑與分布、透氣性、曲折度、潤濕性、吸液率、化學(xué)穩(wěn)定性。

厚度作為電池隔膜最基本的參數(shù),與鋰離子的通透性成反比,故在力學(xué)性能滿足實(shí)際需要的情況下,厚度應(yīng)盡可能?。豢紫堵适侵覆牧蟽?nèi)微孔的體積占材料總體積的百分?jǐn)?shù),與電池隔膜的透氣性、吸液率、電化學(xué)阻抗性有密切的聯(lián)系,孔隙率可通過吸液法、計(jì)算法和儀器測量法得到;孔徑大小及分布一般采用SEM電鏡觀測測量,也可以使用儀器結(jié)合Laplace方程進(jìn)行測量;潤濕性和吸液率是隔膜具有保持電解液的能力,以減小電池內(nèi)阻,提高電池性能。具體測試標(biāo)準(zhǔn)及方法見表1。

力學(xué)性能

力學(xué)性能主要包括穿刺強(qiáng)度、混合穿刺強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度。隔膜材料不僅要承受電池工作過程中受到電極混合物的刺穿力,也要滿足在生產(chǎn)過程中因蜷曲纏繞、包裝、制成時(shí)的物理沖擊、穿刺、磨損、壓縮和拉伸外力,對(duì)于防止電池短路有著重要的作用。具體測試方法見表2。

熱學(xué)性能

熱學(xué)性能主要包括熱閉孔溫度、熔斷溫度和熱收縮率。閉孔溫度是隔膜對(duì)電池的特殊保護(hù)機(jī)制設(shè)定,即當(dāng)溫度超過閉孔溫度時(shí),隔膜內(nèi)的微孔閉合,阻止鋰離子的通過,在一定程度上減少短路的危險(xiǎn);而熔融溫度則是指隔膜在高溫下破裂發(fā)生短路的溫度,該溫度越高,則短路的危險(xiǎn)越小。具體測試方法見表3。

電化學(xué)性能

電化學(xué)性能主要包括線性伏安掃描測試(LSV)、電化學(xué)阻抗譜測試(EIS)、循環(huán)性能(CP)、離子電導(dǎo)率和電阻(Mac-Mullin)值,具體測試方法




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