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18650鋰電池隔膜性能要求有哪些?

Howell  |  點(diǎn)擊量:1523次  |  2021年08月30日  

18650鋰電池隔膜性能要求有哪些?

主要有厚度、透氣率、浸潤(rùn)度、化學(xué)穩(wěn)定性、孔徑、穿刺強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、熱關(guān)閉溫度、孔隙率。這些因素好壞直接影響鋰電池產(chǎn)品的好壞。18650鋰電池的隔膜主要起到兩個(gè)作用:

1:絕緣層, 可以有效的防止正負(fù)電極相接觸而導(dǎo)致內(nèi)部短路

2.:半透層, 主要在18650鋰電池這類(lèi)液體電池中, 可組織體積較大的分子通過(guò)而只允許小體積的帶電離子通過(guò) ,這樣可提高正負(fù)電極附近的濃度差, 有利于鋰離子的擴(kuò)散, 從而提高鋰電池的存儲(chǔ)效率。

18650鋰電池隔膜性能要求:


1、厚度

容量型18650鋰電池,25微米的隔膜逐漸成為標(biāo)準(zhǔn),但現(xiàn)在便攜式產(chǎn)品的使用的日益增長(zhǎng)需要更輕容量越大,更薄的隔膜,比如說(shuō)20微米、18微米、16微米、甚至更薄的隔膜開(kāi)始大范圍的應(yīng)用。但倍率電池來(lái)說(shuō),由于裝配過(guò)程的機(jī)械要求需要更厚的隔膜且安全性也是非常重要的,隔膜較厚鋰電池安全性能更好。


2、透氣率
MacMullin數(shù):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。此數(shù)值越小越好,容量型18650鋰電池的這個(gè)數(shù)值為接近8。

Gurley數(shù):一定體積的氣體在一定壓力條件下通過(guò)一定面積的隔膜所需要的時(shí)間,與隔膜裝配的電池的內(nèi)阻成正比,即該數(shù)值越大,則內(nèi)阻越大。如只比較不同隔膜的Gurley數(shù)是沒(méi)多大意義的,因?yàn)楦裟さ奈⒂^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,因?yàn)橥环N隔膜相對(duì)來(lái)說(shuō)微觀結(jié)構(gòu)是一樣的或可比較的。


3、浸潤(rùn)度
為了鋰電池的內(nèi)阻降到更低,要求隔膜是能夠被鋰電池所用電解液完全浸潤(rùn),這與隔膜材料本身和隔膜的表面及內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)。
判斷方法A:取典型電解液(如EC:DMC=1:1,1M LiPF),滴在隔膜表面,看是否液滴會(huì)迅速消失被隔膜吸收。

判斷方法B:用攝像機(jī)記錄從液滴接觸隔膜到液滴消失的過(guò)程計(jì)算時(shí)間,通過(guò)時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)比較兩種隔膜的浸潤(rùn)度。


4、化學(xué)穩(wěn)定性
要求隔膜在電化學(xué)反應(yīng)中是惰性的,且對(duì)強(qiáng)還原、強(qiáng)氧化不活潑,機(jī)械強(qiáng)度不衰減,不產(chǎn)生雜質(zhì)。一般認(rèn)為,目前隔膜用材料PE或PP可滿足化學(xué)惰性要求。


5、隔膜孔徑
防止電極顆粒直接通過(guò)隔膜,要求隔膜孔徑為0.01-0.1um,小于0.01um時(shí),鋰離子穿透


能力太小,大于0.1um時(shí),電池內(nèi)部枝晶生成時(shí)電池易短路。電極顆粒一般在10微米的量級(jí),而所使用的導(dǎo)電添加劑則在10納米的量級(jí),不過(guò)很幸運(yùn)的是一般碳黑顆粒傾向于團(tuán)聚形成大顆粒。一般來(lái)說(shuō),亞微米孔徑的隔膜足以阻止電極顆粒的直接通過(guò),當(dāng)然也不排除有些電極表面處理不好,粉塵較多導(dǎo)致的一些諸如微短路等情況。


6、隔膜穿刺強(qiáng)度
穿刺強(qiáng)度:在一定的速度(每分鐘3-5米)下,讓一個(gè)沒(méi)有銳邊緣的直徑為1mm的針刺向環(huán)狀固定的隔膜,為穿透隔膜所施加在針上的最大力。由于測(cè)試的時(shí)候所用的方法在實(shí)際電池中的情況有很大的差別,直接比較兩種隔膜的穿刺強(qiáng)度不是特別合理,但在微結(jié)構(gòu)一定的情況下,相對(duì)來(lái)說(shuō)穿刺強(qiáng)度高的,其裝配不良率低。但單純追求高穿刺強(qiáng)度,必然導(dǎo)致隔膜的其他性能下降。


7、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。一般來(lái)說(shuō)目前隔膜使用的PE或PP材料均可以滿足上述要求。通常,真空條件下,90℃恒溫60分鐘,隔膜橫向縱向收縮應(yīng)小于5%。


8、隔膜熱關(guān)閉溫度

將模擬電池加熱,當(dāng)內(nèi)阻提高三個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí)的溫度;閉孔溫度:外部短路或非正常大電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的熱量使隔膜微孔閉塞時(shí)的溫度。熔融破裂溫度:將隔膜加熱,當(dāng)溫度超過(guò)試樣熔點(diǎn)使試樣發(fā)生破裂時(shí)的溫度。


9、隔膜孔隙率
大多數(shù)鋰離子電池隔膜孔隙率在30%-50%之間??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(duì)值無(wú)法直接比較。18650鋰電池隔膜性能要求主要就是以上幾點(diǎn),僅供參考!

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