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鋰離子電池隔膜的性能要求

更新時間:2021-11-10      點擊次數:1805

鋰離子電池隔膜的性能要求


目前國內除廣東省地方標準 DB44/T 1152—2013《鋰離子電池聚乙烯隔膜》對聚乙烯隔膜的試驗方法、檢驗規則、包裝、運輸和儲存方面進行相關規范外,關于鋰離子電池隔膜的國家標準《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;③電化學穩定性較好,耐電解液腐蝕;④熱穩定性好,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足夠的力學性能和較小的厚度;⑦空間穩定性和平整度好。

測試標準及方法

參考美國電池聯盟(USABC)對鋰離子電池隔膜性能參數的規定,電池隔膜性能可以分為理化性能、力學性能、熱性能和電化學性能等 [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、化學穩定性。

厚度作為電池隔膜最基本的參數,與鋰離子的通透性成反比,故在力學性能滿足實際需要的情況下,厚度應盡可能小;孔隙率是指材料內微孔的體積占材料總體積的百分數,與電池隔膜的透氣性、吸液率、電化學阻抗性有密切的聯系,孔隙率可通過吸液法、計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,也可以使用儀器結合Laplace方程進行測量;潤濕性和吸液率是隔膜具有保持電解液的能力,以減小電池內阻,提高電池性能。具體測試標準及方法見表1。

力學性能

力學性能主要包括穿刺強度、混合穿刺強度和拉伸強度。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,也要滿足在生產過程中因蜷曲纏繞、包裝、制成時的物理沖擊、穿刺、磨損、壓縮和拉伸外力,對于防止電池短路有著重要的作用。具體測試方法見表2。

熱學性能

熱學性能主要包括熱閉孔溫度、熔斷溫度和熱收縮率。閉孔溫度是隔膜對電池的特殊保護機制設定,即當溫度超過閉孔溫度時,隔膜內的微孔閉合,阻止鋰離子的通過,在一定程度上減少短路的危險;而熔融溫度則是指隔膜在高溫下破裂發生短路的溫度,該溫度越高,則短路的危險越小。具體測試方法見表3。

電化學性能

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




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