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電池内部解密,輕薄安全的锂離子電池隔膜,技術含量如何?

電池内部解密,輕薄安全的锂離子電池隔膜,技術含量如何?

文/桃李

電池我們都不陌生了,我們的手機、電能等等的電子産品都會用到它,而随着新能源電動汽車的不斷發展,電池也有了新的發展,逐漸開始取代燃油的地位,成了電動汽車的動力來源。關注新能源汽車的人或許對動力電池的各項參數都有不少的了解,但是大家對電池的内部的了解有多少呢?今天我們就繼續來說說電池内部的另一個重要組成部分——隔膜。

電池内部解密,輕薄安全的锂離子電池隔膜,技術含量如何?

那麼什麼是電池的隔膜呢?隔膜是锂離子電池内部用于隔開正負極極片的微孔膜,是具有納米級微孔結構的高分子功能材料。其主要功能是防止兩極接觸而發生短路同時保證锂離子在充電和放電期間能正常通過微孔通道以保證電池正常工作。其性能決定着電池的界面結構、内阻等,直接影響着電池的容量、循環以及電池的安全性能,鑒于其重要性,業界也将其稱為“第三電極”。

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目前,新能源汽車市場滲透率不斷提高,人們對于它的關注也更多,電池的安全性問題是最為重要的一點,而随着電池技術的進步,我們對于隔膜的要求自然也就更高了,那麼作為隔膜需要滿足哪些條件呢?

首先它必須具有電子絕緣性,保證正極與負極的機械隔離,同時要有較好的熱穩定性和自動關斷保護性能,受熱收縮率要小,避免發生短路導緻熱失控;其次必須有一定的孔徑和孔隙率,保證較低的電阻和較高的離子電導率,對空間穩定性和平整性要求很高;第三是要在保證較高的力學穩定性的基礎上,盡可能降低其厚度,減小内阻;最後,由于處在電解液之中,是以還必須耐電解液腐蝕,化學穩定性強,同時要有良好的電解液浸潤性,吸液保濕的能力強。

電池内部解密,輕薄安全的锂離子電池隔膜,技術含量如何?

通常隔膜為單層的PP(聚丙烯),PE(聚乙烯),也有雙層或PP/PE/PP三層複合隔膜。PE膜、PP 膜以及PP/PE/PP膜的遮斷溫度分别為130~133℃、156~ 163℃和134~135°C,破裂溫度分别為139°C、 162℃ 和165°C。低熔點的PE在溫度較低時起到閉孔的作用,而PP又能保持隔膜的形狀和機械強度,防止正負極接觸,是以PP/PE/PP複合膜的安全性比單層膜好,

但是PP/PE/PP複合膜高溫收縮率大,強度和安全性能有待提高。采用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET) 無紡布隔膜、聚亞酰胺和聚酰胺新型隔膜、有機/無機複合膜以及陶瓷塗層隔膜,可提高強度、高溫穩定性和安全性能。

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目前隔膜的制作方法主要分為幹法和濕法。幹法是将隔膜原材料和成膜添加劑混合,通過熔融擠出的方法形成片晶的結構,然後進行退火處理而得到幹法隔膜,主要用于聚丙烯(PP)隔膜。

濕法是利用熱緻相分離的原理,将增塑劑如石蠟油一類的物質與聚烯烴樹脂混合熔融形成均勻的混合物,保溫一定時間用溶劑将增 塑劑從薄膜中萃取出來,進而制得互相貫通的亞微米尺寸的微孔膜材料,主要用于聚乙烯(PE)隔膜的制造。

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無論哪一種制作方法都是有好有壞的,無法做到十全十美。濕法工藝薄膜孔徑小而且均勻,薄膜更薄,但是投資大,工藝複雜,環境污染大;幹法工藝相對簡單,附加值高,環境友好,但孔徑和孔隙率難以控制,産品難以做薄。

由于單純的幹濕法形成的隔膜并不能完全滿足行業需要,是以目前常用的做法是在基膜之上再進行其他材料塗覆,得到性能改善的塗覆膜,大幅提升濕法隔膜的熱穩定性,具有明顯的性能優勢。

寫在最後:

關于隔膜的介紹就簡單的說到這兒了,想要深入的了解這是什麼東西一時半會兒也很難說清楚,這裡主要是給大家介紹一下其相關的概念,讓大家有一個基本的認識,希望對各位有所幫助。

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