鋰離子電池隔膜
鋰電池因能量密度高優化程度、循環(huán)壽命長積極性、質(zhì)量輕、體積小等特性不斷豐富，又具有安全實施體系、可靠且能快速充放電等優(yōu)點，成為近年來新型電源技術(shù)研究的熱點各有優勢，在高能量和高功率領(lǐng)域備受歡迎效果較好。在鋰電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一持續。隔膜采用塑料膜制成開拓創新，可隔離電池正負(fù)極，以防止出現(xiàn)短路必然趨勢；還可以在電池過熱時促進善治，通過閉孔功能來阻隔電池中的電流傳導(dǎo)。
根據(jù)不同的物理多樣性、化學(xué)特性發揮效力，鋰離子電池隔膜材料可以分為：織造膜，非織造膜（無紡布）明顯，微孔膜安全鏈，復(fù)合膜，隔膜紙創新為先，碾壓膜等幾類真正做到。聚烯烴材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和相對廉價的特點創新延展，因此聚乙烯習慣，聚丙烯等聚烯烴微孔膜在鋰離子電池研究開發(fā)初期便被用作鋰離子電池隔膜。
時至今日進展情況，商品化的鋰離子電池隔膜仍然是聚烯烴微孔膜的積極性。近年來，固體和凝膠電解質(zhì)開始被用作一個特殊的組件至關重要，同時發(fā)揮電解液和電池隔膜的作用不久前，是一項新興的技術(shù)手段用上了。
鋰電池隔膜成本占電池成本的1/3左右。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)能力建設、內(nèi)阻等關註，直接影響電池的容量、循環(huán)性能以及安全性能等特性無障礙，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用連日來。目前60%～70%的隔膜市場主要采用濕法雙向拉伸工藝，因為濕法雙向拉伸縱向橫向更加均勻平衡認為。而且濕法主要用于高端隔膜系統，干法用于中低端產(chǎn)品。
電池隔膜生產(chǎn)工藝
目前市場化的鋰離子電池隔膜主要是以聚乙烯重要意義、聚丙烯為主的聚烯烴隔膜交流等，包括單層PE,單層PP，三層PP/PE/PP復(fù)合膜「鞣矫?，F(xiàn)有的聚烯烴隔膜生產(chǎn)工藝可按照干法和濕法分為兩大類防控，同時干法又可細(xì)分為單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。
干法單向拉伸工藝是通過生產(chǎn)硬彈性纖維的方法適應性，制備出低結(jié)晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜堅實基礎，在高溫退火獲得高結(jié)晶度的取向薄膜。這種薄膜先在低溫下進行拉伸形成銀紋等微缺陷重要作用，然后高溫下使缺陷拉開深入闡釋，形成微孔。這種方法最早見于美國Celanse公司1970年專利USPatent3426754完成的事情，用于生產(chǎn)單層的聚丙烯多孔膜物聯與互聯。該工藝經(jīng)過幾十年的發(fā)展在美國、日本已經(jīng)非常成熟改造層面，現(xiàn)在美國Celgard公司供給、日本UBE公司采用此種工藝生產(chǎn)單層PP、PE以及三層PP/PE/PP復(fù)合膜經驗分享。用這種方法生產(chǎn)的隔膜具有扁長的微孔結(jié)構(gòu)解決方案，由于只進行單向拉伸，隔膜的橫向強度比較差,但正是由于沒有進行橫向拉伸,橫向幾乎沒有熱收縮有力扭轉。
由于受國外專利保護及知識產(chǎn)權(quán)方面的制約上高質量，國內(nèi)采用單向拉伸方法制備隔膜的工業(yè)化進展很慢。國內(nèi)2004年已經(jīng)開始有這方面工藝的專利廣度和深度，和國外專利的不同之處在于深入交流，在聚丙烯中加入具有結(jié)晶促進作用的成核劑以及油類添加劑劑，加速了退火過程中的結(jié)晶速率加強宣傳。該技術(shù)現(xiàn)用于杭州一條生產(chǎn)線臺上與臺下，采用單向拉伸的方法進行PP單層隔膜的生產(chǎn)用的舒心，已經(jīng)有此種類型的國產(chǎn)隔膜在市場上銷售。
濕法又稱相分離法或熱致相分離法集聚效應，將高沸點小分子作為致孔劑添加到聚烯烴中集成，加熱熔融成均勻體系，然后降溫發(fā)生相分離互動講，拉伸后用有機溶劑萃取出小分子穩定性，可制備出相互貫通的微孔膜材料，適用的材料廣過程中。采用該法的具有代表性的公司有日本旭化成去突破、東燃及美國Entek等，目前主要用于單層的PE隔膜自動化方案。用濕法雙向拉伸方法生產(chǎn)的隔膜由于經(jīng)過了雙向拉伸具有較高的縱向和橫向強度緊密協作。國內(nèi)佛山塑料集團在2004年建立了一條采用濕法工藝生產(chǎn)PE隔膜的雙向拉伸生產(chǎn)線越來越重要，2005年底開始有產(chǎn)品在市場上銷售線上線下。
鋰離子電池隔膜對電池性能的影響
1、OCV 特性:
對于電壓一致性要求較高的18650 電池為例醒悟，薄隔膜或孔洞過大會加快電池的自放電過程數據顯示，從而降低電池的電壓一致性。筆者經(jīng)驗也逐步提升，較薄的單層隔膜有著相對大一些的自放電速度表現(xiàn)記得牢。
2、電化學(xué)特性：
三層隔膜與單層隔膜相比重要的作用，單層隔膜由于通常厚度較薄更多可能性，離子遷移通道較短，極化現(xiàn)象有一定消弱足夠的實力，電池的低溫電壓平臺相對較高緊迫性。同理，采用薄隔膜或者大孔徑隔膜的電池循環(huán)也表現(xiàn)相對較好更適合。
3高效、厚度:
對于消耗型鋰離子電池（手機、筆記本電腦要素配置改革、數(shù)碼相機中使用的電池）體系，相對以前25微米成本高且儲電量不大的情況下，本公司日本技術(shù)生產(chǎn)的12微米隔膜逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)帶動產業發展。然而責任製，由于人們對便攜式產(chǎn)品的使用的日益增長，更薄的隔膜倍增效應，比如說16微米促進善治、12微米（華為擴大、蘋果專用膜）、8微米發揮效力、甚至更薄的隔膜開始大范圍的應(yīng)用新格局。對于動力電池來說，由于裝配過程的機械要求安全鏈，往往需要更厚的隔膜競爭力，當(dāng)然對于動力用大電池，安全性也是非常重要的進一步完善，而厚一些的隔膜往往同時意味著更好的安全性集聚。
4、 透氣率:
從學(xué)術(shù)角度來說調整推進，隔膜在電池中是惰性的狀況，即隔膜不是電池的必要組成部分，而僅僅是電池工業(yè)化生產(chǎn)的要求機製。隔膜的存在首先要滿足它不能惡化電池的電化學(xué)性能全過程，主要表現(xiàn)在內(nèi)阻上。含電解液的隔膜的電阻率和電解液本身的電阻率之間的比值稱為MacMullin數(shù)探討。一般來說不負眾望，消耗型鋰離子電池的這個數(shù)值為接近 8，當(dāng)然這個數(shù)值越小越好調解製度。通常來說精準調控，鋰離子電池隔膜中會有一個透氣率的參數(shù)，或者叫Gurley數(shù)應用的因素之一。這個數(shù)是這么定義的解決，即一定體積的氣體，在一定壓力條件下通過一定面積的隔膜所需要的時間敢於監督，氣體的體積量一般為50cc幅度，有些公司也會標(biāo)100cc，最后的結(jié)果會差兩倍更合理。面積應(yīng)該是1平方英寸適應能力，壓力差記不太清楚了。這個數(shù)值從一定意義上來講各方面，和用此隔膜裝配的電池的內(nèi)阻成正比防控，即該數(shù)值越大，則內(nèi)阻越大適應性。然而堅實基礎，對于不同的隔膜，該數(shù)字的直接比較沒有任何意義重要作用。因為鋰離子電池中的內(nèi)阻和離子傳導(dǎo)有關(guān)等地，而透氣率和氣體傳到有關(guān)最為顯著，兩種機理是不一樣的。
換句話說保供，單純比較兩種不同隔膜的Gurley數(shù)是沒有意義的自行開發，因為可能兩種隔膜的微觀結(jié)構(gòu)完全不一樣；但同一種隔膜的Gurley數(shù)的大小能很好的反應(yīng)出內(nèi)阻的大小責任，因為同一種隔膜相對來說微觀結(jié)構(gòu)是一樣的或可比較的應用情況。
5、浸潤度:
為了保證電池的內(nèi)阻不是太大組建，要求隔膜是能夠被電池所用電解液完全浸潤表現。這方面沒有一個公認(rèn)的檢測標(biāo)準(zhǔn)。大致可以通過以下試驗來判斷：取典型電解液（如 EC：DMC=1:1深刻變革，1M LiPF6）結論，滴在隔膜表面，看是否液滴會迅速消失被隔膜吸收質生產力，如果是則說明浸潤性基本滿足要求適應性強。更準(zhǔn)確的測試可以用超高時間分辨的攝像機記錄從液滴接觸隔膜到液滴消失的過程，計算時間處理，通過時間的長短來比較兩種隔膜的浸潤度建設。浸潤度一方面?zhèn)€隔膜材料本身相關(guān)在此基礎上，另一方面?zhèn)€隔膜的表面及內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)助力各行。
6、化學(xué)穩(wěn)定性:
換句話說就是要求隔膜在電化學(xué)反應(yīng)中是惰性的自主研發。經(jīng)過若干年的工業(yè)化檢驗確定性，一般認(rèn)為目前隔膜用材料PE或PP是滿足化學(xué)惰性要求的。
7損耗、孔徑:
一般來說講故事，隔膜為了阻止電極顆粒的直接接觸，很重要的一點就是防止電極顆粒直接通過隔膜性能穩定。目前所使用的電極顆粒一般在10微米的量級全面革新，而所使用的導(dǎo)電添加劑則在10納米的量級，不過很幸運的是一般碳黑顆粒傾向于團聚形成大顆粒情況正常。一般來說行業分類，亞微米孔徑的隔膜足以阻止電極顆粒的直接通過，當(dāng)然也不排除有些電極表面處理不好提高鍛煉，粉塵較多導(dǎo)致的一些諸如微短路等情況發展邏輯。
8、穿刺強度:
這個參數(shù)實際上是由于電極表面不夠平整製高點項目，以及裝配過程中工藝水平有限而提出的一個要求為產業發展，因此要求隔膜有相當(dāng)?shù)拇┐虖姸裙爣皖I域。穿刺強度的測試有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可遵循，大致是在一定的速度（每分鐘3-5米）下各項要求，讓一個沒有銳邊緣的直徑為1mm的針刺向環(huán)狀固定的隔膜更高要求，為穿透隔膜所施加在針上的最大力就稱為穿刺強度。同樣的新技術，由于測試的時候所用的方法和實際電池中的情況有很大的差別學習，直接比較兩種隔膜的穿刺強度不是特別合理，但在微結(jié)構(gòu)一定的情況下聽得懂，相對來說穿刺強度高的應用優勢，其裝配不良率低。但單純追求高穿刺強度全方位，必然導(dǎo)致隔膜的其他性能下降高效節能。
9、熱穩(wěn)定性:
隔膜需要在電池使用的溫度范圍內(nèi)（-20℃~60℃）保持熱穩(wěn)定大局。一般來說目前隔膜使用的PE或PP材料均可以滿足上述要求新創新即將到來。當(dāng)然還有一個就是由于電解液對水份敏感，大多數(shù)廠家會在注液前進行80C左右的烘烤有序推進，這對PP/PE隔膜也不會存在太大的問題
10設施、熱關(guān)閉溫度:
由于安全性問題比較嚴(yán)重，目前鋰離子電池用隔膜一般都能夠提供一個附加的功能堅定不移，就是熱關(guān)閉組合運用。一般我們將原理電池（兩平面電極中間夾一隔膜，使用通用鋰離子電池用電解液）加熱迎難而上，當(dāng)內(nèi)阻提高三個數(shù)量級時的溫度稱為熱關(guān)閉溫度積極。這一特性可以為鋰離子電池提供一個額外的安全保護。實際上關(guān)閉溫度和材料本身的熔點密切相關(guān)堅持先行，如PE為135C附近產業。當(dāng)然不同的微結(jié)構(gòu)對熱關(guān)閉溫度有一定的影響。但對于小電池情況較常見，熱關(guān)閉機制所起的作用很有限可持續。
11) 孔隙率:
目前，鋰離子電池用隔膜的孔隙率為40%左右體製嫿?？紫堵实拇笮『蛢?nèi)阻有一定的關(guān)系，但不同種隔膜之間的空隙率的絕對值無法直接比較參與水平。
12大型、 一致性:
由于制備工藝的不同，隔膜一致性可能差別較大。一致性包括閉合溫度等自身特性重要意義，以及電鏡下觀察孔洞的一致性和厚度的一致性等表觀一致性統籌發展。如上圖，筆者認(rèn)為該隔膜中的大洞會對電池OCV 產(chǎn)生不良影響體系。
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