锂离子电池隔膜基础知识培训手册

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锂离子电池基础知识培训教材全解

锂离子电池基础知识培训教材全解
▪ 锂离子电池生产流程较长,每个质量控制点 都非常重要
▪ 大家可以根据自己工作岗位性质有针对性的 进行研究、讨论
结束
电压
▪ 开路电压 电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电
池的开路电压等于电池的正极的还原电极电势与负 极电极电势之差。 ▪ 工作电压
工作电压指电池接通负载后在放电过程中显示 的电压,又称放电电压。在电池放电初始的工作电 压称为初始电压。
电池在接通负载后,由于欧姆电阻和极化过电 位的存在,电池的工作电压低于开路电压。
正极片烘烤 正极制片
组装
负极片烘烤 负极制片
卷绕工艺流程
正、负极片
隔膜
贴底部胶纸
刷粉配片
隔膜裁剪 卷绕
调机,测试
压芯
测短路
入壳
负极极耳点焊
正极极耳超焊
离心入壳 压盖帽(板)
折极耳
套隔圈并固定
激光焊
测短路
激光焊工艺流程
调机(夹具、激光调试) 激光焊接长边 激光焊短边 全检气密
全检短路
注液
注液-化成工艺流程
内阻
▪ 电流通过电池内部时受到阻力,使电池的电压降低,此阻力 称为电池的内阻。
▪ 电池的内阻不是常数,在放电过程中随时间不断变化,因为 活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改变。
▪ 电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻,极化内阻又包括电化学 极化与浓差极化。内阻的存在,使电池放电时的端电压低于 电池电动势和开路电压,充电时端电压高于电动势和开路电 压。
正极 泡胶 正极混干粉 正极真空搅拌 正极筛浆料
正极拉浆
负极 泡胶 负极混干粉 负极真空搅拌 负极筛浆料
负极拉浆
拉浆工艺流程
正、负极浆料 送带 上浆 烘烤 收带

锂离子电池隔膜培训PPT课件

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方法A: 使垂直通过试样的气流稳定在一个恒定的流量,测定在该条件下试样两侧所 形成的压差,计算空气流通阻力等参数。
方法B: 通过调节使试样两侧形成一个恒定的压差,测定一定时间内垂直通过试样给 定面积的气流流量,计算透气率等参数。
11
5.孔隙率
隔膜孔隙率的定义是空隙的体积占整个体积的比例,微孔材料中常见的孔通常 包含通孔、盲孔、闭孔 3 种结构。
弯曲度 弯曲度主要指隔膜分切后产生的弧形,弧形明显时会造成叠片不齐,卷绕时
产生涡状,造成极片外露进而短路。将隔膜条平铺于桌面上,与钢板尺边缘进 行平行度的对比,可以得到隔膜的弧度。
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4.透气度
透气度反映隔膜的透过能力,一般采用 Gurley 法进行测定,即一定体积的 气体,在一定压力条件下通过给定面积的隔膜所需要的时间。与电池内阻成正比, 数值越大,内阻越大。
15
6.浸润性
目前对浸润性的测试主要有目测法和用接触角仪进行接触角的测量。 目测法是用微量注射器吸取电解液,滴加在隔膜上并开始计时,观察电解液何时将 隔膜完全浸润,并停止计时。 此种方法无法定量的表征隔膜对电解液的浸润性,但可用于甄别对电解液浸润性不 好的隔膜,一般 2~3s 内可完全浸润的隔膜视为浸润性较好。
5
隔膜种类 (Separator classification)
6
隔膜性能指标 (Performance index)
7
1.红外光谱
红外光谱可用于确定隔膜的化学组成,例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚 酰亚胺(PI)等,通过了解隔膜的化学组成可初步定性判定隔膜的熔断温度、பைடு நூலகம்孔 特性、电化学稳定性等基本特性。
目前孔隙率的测试方法主要有吸液法、计算法和测试法。

锂离子电池隔膜基础知识

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收卷
湿法工艺流程图
在线测厚
3.隔膜的市场情况
3.1市场的发展趋势
从体体积积上上
小体积 隔膜厚度越薄越好
手机、 数码相机等
大体积 隔膜厚度有一定的要求
电动自行车、 电动汽车
3.隔膜的市场情况
电池隔膜的研究重点:开发制造工艺简单、制造成本低的途径,这对于提高电池
性能和降低电池成本具有重要的实际意义,最终要使产品的孔径尺寸适当、孔隙率 高、机械强度能满足要求。
通道畅通无阻,而且在电池体系中,不可避免的会有大量的副反应发生,消耗大量的电解液,
所以必须有足够的贮备,否则就会由于电解液的缺少引起界面电阻的增加,同时还会加速电解
液的消耗,这将是恶性的循环,所以吸液率是个很重要的隔膜参数。
pcuptake (M2 M1) M1
式中 M1—浸泡后质量(g); M2—干膜质量(g)
电池隔膜发展的趋势:要求有较高的孔隙率和抗撕裂强度、较低的电阻、较好的
抗酸碱能力和良好的弹性等。
电池隔膜具有高附加值:聚丙烯原料的价格为8000元/吨,加工成隔膜后为300
万元/吨。
3.2生产隔膜企业介绍
1.美国Celgard公司 Celgard公司成立于1981年,注册资本2亿
美金,全球共分四个事业部,电池隔膜事业 部2007年全球总销售金额为8.5亿美金。 Celgard持有干法单向拉伸制造工艺的专利, 并且有MBI、BYD两大客户的支持,成为干 法聚烯烃隔膜的领跑者。
原理:熔融挤出/拉伸/热定型法的制备原理是聚合物熔体在高应力场下结晶,
形成具有垂直于挤出方向而又平行排列的片晶结构,然后经过热处理得到弹性材料。 具有硬弹性的聚合物膜拉伸后片晶之间分离,并出现大量微纤,由此而形成大量的 微孔结构,再经过热定型即制得微孔膜。

锂离子电池隔膜培训资料

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⑦热稳定性
隔膜需要在电池使用的温度范围内(-20℃~60℃)保持 热稳定。一般来说目前隔膜使用的PE或PP材料均可以满足 上述要求。
通常,真空条件下,90℃恒温60分钟,隔膜横向纵向收 缩应小于5%。
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⑧热关闭温度
热关闭温度:将模拟电池(两平面电极中间夹一隔膜, 使用通用锂离子电池用电解液)加热,当内阻提高三 个数量级时的温度。 闭孔温度:外部短路或非正常大电流通过时产生的热 量使隔膜微孔闭塞时的温度。 熔融破裂温度:将隔膜加热,当温度超过试样熔点使 试样发生破裂时的温度。
对于动力电池来说,由于装配过程的机械要求,往 往需要更厚的隔膜,当然对于动力用大电池,安全性也 是非常重要的,而厚一些的隔膜往往同时意味着更好的 安全性,EV/HEV使用的是厚度为40微米左右的隔膜。
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②透气率
MacMullin 数 :含电解液的隔膜的电阻率和电解液本 身的电阻率之间的比值 。此数值越小越好,消耗型锂离 子电池的这个数值为接近 8。
来比较两种隔膜的浸润度。
④化学稳定性
要求隔膜在电化学反应中是惰性的,且对强还原、 强氧化不活泼,机械强度不衰减,不产生杂质。一般 认为,目前隔膜用材料PE或PP可满足化学惰性要求。
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⑤孔径
防止电极颗粒直接通过隔膜 ,要求隔膜孔径为0.010.1μm, 小 于 0.01μm 时 , 锂 离 子 穿 透 能 力 太 小 , 大 于 0.1μm时,电池内部枝晶生成时电池易短路。
⑥穿刺强度
穿刺强度:在一定的速度(每分钟 3-5 米)下,让一个 没有锐边缘的直径为1mm 的针刺向环状固定的隔膜,为穿 透隔膜所施加在针上的最大力。

锂离子电池隔膜基础知识

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挤出混合系统是薄膜生产的核心环 节之一。挤出混合的好坏,直接影 响到后续工序的生产和最终的产品 质量。挤出混合需要满足如下的要 求:(1)能够具备较强的剪切塑化 能力,让主料快速、均匀的塑化; (2)能够产生很好的混合效果,让 主料与成孔剂均匀混合: (3)能够 让物料与挤出机之、司不打滑、不 倒流、能够稳定进料。
6.洗涤烘干系统
湿 法 生 产 流锂 程离 分子 解电 池 隔 膜
洗涤过程就是溶剂(萃取剂)萃取成 孔剂,溶剂取代成孔剂剂位置的过 程;而烘干过程就是加快萃取剂 的挥发,空气取代萃取剂位置的过 程,当然烘干过程也是萃取剂循环 回收的过程。经过洗涤烘干后的薄 膜由透明变成了白色,这说明锂离 子隔膜的微孔已经形成了。

隔膜是一种具有纳米级微孔的 高分子功能材料。也叫电池隔 膜、隔膜纸、多孔膜、离子交 换膜、分离膜、离子渗透膜等。 生产方法:湿法、干法(单项 拉伸、吹膜法、双向拉伸)
隔 膜 及 制 法 介 绍

湿 法 介 绍
湿法也叫热致相分离法(TIPS),或 者溶剂萃取成孔法,其化学原理是 相分离。 基本过程是指在高温下将 聚合物溶于高沸点、低挥发性的溶 剂中形成均相液,然后降温冷却, 导致溶液产生液-固相分离或液- 液相分离,再选用挥发性试剂将高 沸点溶剂萃取出来,经过干燥获得 一定结构形状的高分子微孔膜。 湿法生产的特点是产品均匀性好, 安全性好 ,机械性能良好,孔曲折 度高。
和均一的电流密度,微孔在 整个隔膜材
料中的分布应当均匀。孔径的大小与分 布的均一性对电池性能有直接的影响: 孔径太大,容易使正负极直接接触或易 被锂枝晶刺穿而造成短路;孔径太小 则
会增大电阻。微孔分布不匀,工作时会
形成局部电流过大,影响电池的性能。
(3)孔隙率。孔隙率对膜的透过性和电

锂离子电池隔膜培训

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锂电池隔膜具有的诸多特性以及其性能指标的难以兼顾决定了其生产工艺技术 壁垒高、研发难度大。隔膜生产工艺包括原材料配方和快速配方调整、微孔制备技 术、成套设备自主设计等诸多工艺。其中,微孔制备技术是锂电池隔膜制备工艺的 核心,根据微孔成孔机理的区别可以将隔膜工艺分为干法与湿法两种。
隔膜基础知识
锂离子电池对隔膜的要求包括: (1)具有电子绝缘性,保证正负极的机械隔离; (2)有一定的孔径和孔隙率,保证低的电阻和高的离子电导率,对锂离 子有很好的透过性; (3)耐电解液腐蚀,有足够的化学和电化学稳定性,这是由于电解质的 溶剂为强极性的有机化合物; (4)具有良好的电解液的浸润性,并且吸液保湿能力强; (5)力学稳定性高,包括穿刺强度、拉伸强度等,但厚度尽可能小; (6)空间稳定性和平整性好; (7)热稳定性和自动关断保护性能好; (8)受热收缩率小,否则会引起短路,引发电池热失控。除此之外,动 力电池通常采用复合膜,对隔膜的要求更高。
接触角仪测量方法为在隔膜上滴下电解液,测定液滴两端的距离与高度,计算出接 触角,具体计算方法如图 4 所示。
6.浸润性
接触角仪可定量的给出电解液对隔膜的浸润性,还可通过捕捉液滴在隔膜表面 铺展开来的动态影像计算出浸润速率等数据。该方法亦无参考标准,各个厂家可根 据自己的需求制定该项技术指标,接触角 <37°则视为浸润性较好。
a、隔开锂电池的正、负极,防止正、负极接触形成短路; b、薄膜中的微孔能够让锂离子通过,形成充放电回路。
Fig. 1.Schematic illustration of a typical lithium-ion battery.
隔膜基础知识
高性能锂电池需要隔膜具有厚度均匀性以及优良的力学性能(包括拉伸强度 和抗穿刺强度)、透气性能、理化性能(包括润湿性、化学稳定性、热稳定性、安 全性)。隔膜的优异与否直接影响锂电池的容量、循环能力以及安全性能等特性, 性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

锂离子电池隔膜基础知识培训手册

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锂离子电池隔膜基础知识培训手册第一章:引言(200字)随着现代社会对便携式电子设备和电动汽车等的需求不断增加,锂离子电池作为一种高能量、高功率储能装置得到了广泛应用。

而隔膜作为其中的一个重要组成部分,对电池的性能和安全性起到至关重要的作用。

本手册旨在对锂离子电池隔膜的基础知识进行培训,帮助读者深入了解隔膜的原理、分类、性能要求以及应用等方面的知识。

第二章:锂离子电池隔膜的原理与结构(400字)2.1锂离子电池隔膜的作用2.2锂离子电池隔膜的结构锂离子电池隔膜通常由微孔膜、隔膜保护层和粘结剂组成。

其中,微孔膜是隔膜的主要结构,其特点是具有一定的孔径和孔隙率,能够促进离子的传输。

隔膜保护层用于改善隔膜的化学和机械稳定性,降低隔膜的热收缩性。

粘结剂则用于固定微孔膜和隔膜保护层。

第三章:锂离子电池隔膜的分类(300字)3.1根据材料根据材料的不同,锂离子电池隔膜主要可以分为聚烯烃隔膜和陶瓷隔膜两类。

聚烯烃隔膜通常由聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)等高分子材料制成,具有较高的电导率和较低的成本,广泛应用于电池领域。

陶瓷隔膜则具有较高的热稳定性和机械强度,适用于高温和高功率应用场景。

3.2根据结构根据结构的不同,锂离子电池隔膜可以分为单层隔膜和复合隔膜两类。

单层隔膜通常由一层微孔膜制成,其优点是电池内部电阻较低。

复合隔膜则由两层或多层微孔膜通过层间粘结剂粘合而成,具有较好的机械强度和热稳定性。

第四章:锂离子电池隔膜的性能要求(400字)4.1电导率隔膜的电导率是衡量其性能的重要指标之一、较高的电导率能够降低电池的内阻,提高电池的功率性能。

因此,锂离子电池隔膜应具有较高的电导率,以确保电池的正常工作和性能的发挥。

4.2热稳定性4.3机械强度第五章:锂离子电池隔膜的应用(200字)锂离子电池隔膜广泛应用于各种领域,包括便携式电子设备、电动汽车、储能系统等。

在便携式电子设备中,隔膜能够确保电池的安全性和稳定性,提供持久的电力支持。

锂离子电池隔膜基础知识

锂离子电池隔膜基础知识

锂离子电池隔膜基础知识锂离子电池是一种广泛应用于便携式电子设备和电动汽车等领域的重要能量存储装置。

而隔膜作为锂离子电池的关键组成部分之一,起着分隔正负极电解液,防止短路和通电性能的调控等重要作用。

下面将针对锂离子电池隔膜的基础知识进行详细介绍。

锂离子电池隔膜的基本结构包括基材和涂层两部分。

基材主要由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等高分子材料构成,它们具有良好的化学稳定性、物理性能和导电性能。

涂层则主要由聚丙烯酸(PPA)等材料构成,它们能提供一定的离子导电性。

1.隔离正负极电解液:锂离子电池隔膜能有效地分隔正负极电解液,阻止锂离子的直接接触。

这样可以避免正负极短路,减少电池的安全风险。

2.调控通电性能:锂离子电池隔膜的孔径大小和形状可以影响锂离子的传输速率和电池的内阻。

通过调控隔膜的孔径大小和形状,可以提高电池的输出功率和循环寿命。

3.限制电解液的扩散:锂离子电池隔膜可以限制电解液中的溶剂和盐类的扩散,防止电解液的流失和混合,维持电池的稳定性和可靠性。

1.良好的机械强度:锂离子电池隔膜需要具有足够的机械强度,以抵抗外界的挤压和变形。

2.优异的热稳定性:锂离子电池运行时会产生较高的温度,因此隔膜需要具备良好的热稳定性,以避免隔膜的热退化和电池性能的下降。

3.良好的离子导电性:隔膜要具备良好的离子传输性能,以保证锂离子的快速传输,提高电池的输出功率。

4.优异的化学稳定性:隔膜需要具备良好的化学稳定性,以避免与电解液中的溶剂和盐类发生反应,导致隔膜的化学降解和电池性能的下降。

5.适当的孔径和孔隙率:隔膜的孔径大小和孔隙率会影响锂离子的传输速率和电池的内阻。

孔径和孔隙率过大会导致电池容量下降,而孔径和孔隙率过小会导致电池内阻过高。

隔膜的制备方法:1.干法制备:干法制备的隔膜是利用电解纸或高分子薄膜的物理和化学性质进行制备。

常见的干法制备方法有水热法、吹膜法、拉伸法等。

2.液相制备:液相制备的隔膜是利用溶液中的高分子材料通过涂覆、浸渍等方法形成的。

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锂离子电池隔膜基础知识培训手册Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】关键特性,所以,隔膜性能的优劣直接影响了电池的综合性能。

在我国,锂离子电池原材料已基本实现了国产化,但是隔膜材料却主要依靠进口,一些制作隔膜的关键技术被日本和欧美垄断。

最近几年,隔膜在我国已有生产,各项指标也接近或达到了国外产品的水平。

本手册主要介绍锂离子电池用聚烯烃隔膜,从隔膜的生产原理、性能特性、应用等方面来介绍有关隔膜知识。

(二)电池隔膜的分类制造隔膜的材料有天然或合成的高分子材料、无机材料等。

根据原材料特点和加工方法不同,可将隔膜分成有机材料隔膜、编制隔膜、毡状膜、隔膜纸和陶瓷隔膜等。

电池用隔膜的分类如下图:图1 电池用隔膜分类从上图可知,隔膜可分为半透膜与微孔膜两大类。

半透膜的孔径一般小于1nm ,而微孔膜孔径在10nm以上,甚至到几微米。

(三)锂离子电池隔膜的功能及机理1、隔膜在锂离子电池中的主要功能●在电池内部将正、负极分隔开来,防止接触造成短路;●有良好的离子通过能力;●有保持电解液的能力;●有一定的保护电池安全的能力。

2、隔膜机理隔膜中具有大量曲折贯通的微孔,电解液中的离子载体可以在微孔中自由通过,在正负极之间迁移形成电池内部导电回路,而电子则通过外部回路在正负电极之间迁移形成电流,供用电设备利用。

(四)锂离子电池隔膜的主要用途各种液态锂离子电池,如手机电池、便携式DVD电池、笔记本电脑电池、电动工具电池、GPS电池、电动车和储能装置电池等。

聚烯烃隔膜原料和生产原理(一)聚烯烃隔膜分类分类方法按材料分类按工艺分类按结构分类种类PP、PE、PP/PE复合干法、湿法单层PP、PE 多层PP、PE 三层PP/PE/PP(二)聚烯烃隔膜的主要原料隔膜使用的聚烯烃材料目前主要是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE )两类。

聚烯烃材料具有强度高、耐酸碱腐蚀性好、防水、耐化学试剂、生物相容性好、无毒性等优点,在众多领域得到了广泛的应用。

当前,商品化的液态锂离子电池大多使用微孔聚烯烃隔膜,因为聚烯烃化合物在合理的成本范围内可以提供良好的机械性能和化学稳定性,而且具有高温自闭性能,更加确保了锂离子二次电池在日常使用上的安全性。

(三)聚烯烃隔膜的主要生产方法1、热致相分离法(湿法—TIPS)利用高分子材料和特定的溶剂在高温条件下完全相容,冷却后产生相分离的特性,使溶剂相连续贯穿于聚合物相形成的连续固态相中,经过拉伸扩孔后,将溶剂萃取后在聚合物相中形成微孔。

在目前湿法隔膜制造过程中,通常将聚烯烃树脂原料和一些其它低分子量的物质同混合,加热熔融混合均匀、经挤出拉伸成膜,再用易挥发溶剂把低分子物质抽提出来,形成微孔膜。

2、熔融拉伸法(干法—MSCS)熔融拉伸法的制备原理是,高聚物熔体挤出时在拉伸应力作用冷却下结晶,形成平行排列的结晶结构,经过热处理后的薄膜在拉伸后晶体之间分离而形成狭缝状微孔,再经过热定型制得微孔膜。

在聚丙烯微孔膜制备中除了拉开片晶结构外,还可以通过在聚合物中添加结晶成核剂,形成特定的β晶型,然后在双向拉伸过程中发生β晶型向α晶型转变,晶体体积收缩产生微孔。

不同生产方法的隔膜特点生产方法干法湿法拉伸方式单向拉伸双向拉伸双向拉伸工艺原理晶片分离晶型转换相分离方法特点设备简单,投资较小,工艺复杂、成本高、环境友好设备复杂,投资较大,配方控制难度高,生产成本低设备复杂、投资较大、周期长、工艺复杂、成本高,能耗大、有环境污染产品特点微孔尺寸小、分布均匀,微孔导通性好,能生产不同厚度和不同结构的产品,纵向强度高、横向强度低, TD无收缩微孔尺寸大、分布不均匀,双向强度均匀;只能生产一定厚度规格PP 膜孔径分布宽,穿刺强度高;适宜生产较薄产品,只能生产PE 膜3、不同生产方法的隔膜电镜扫描图图1 干法单向拉伸PP 隔膜SEM图2 干法双向拉伸隔膜SEM(a)(b)图3 湿法隔膜SEM(四)聚烯烃隔膜的结构及特点结构单层、双层单层、双层三层材料PP PE PP/PE/PP生产方法干法干法、湿法干法优点耐热性好、透过性好机械强度高低温闭孔(130 ℃左右)综合了PP 、PE 膜优点,机械强度好,安全性更高缺点安全关断温度(闭孔温度>140 ℃)高于PE耐高温性能不如PP高温透过性差应用范围数码电池、动力电池数码电池数码电池性能参数和使用要求(一)隔膜的基本性能表征1、孔隙率孔隙率是孔的体积和隔膜体积的比值,即单位膜的体积中孔所占的体积百分比。

它与原材料树脂以及最终制品的密度有关,大多数锂离子电池隔膜的孔隙率在35%~60%之间。

孔隙率与隔膜的透过能力有一定关系,但孔隙率大并不代表隔膜的透过性好,因为透过性取决于微孔的导通率和孔径大小。

另外,对于一定的电解质,具有高孔隙率的隔膜可以降低电池的阻抗,但也不是越高越好,孔隙率太高,会使材料的机械强度变差。

孔隙率的测量一般采用称重法计算理论孔隙率。

2、透气度透气度又叫Gurley 数,反映隔膜的透过能力。

即一定体积的气体,在一定压力条件下通过1 平方英寸面积的隔膜所需要的时间。

气体的体积量一般为100ml ,有些公司也会标10ml,最后的结果会差十倍。

透气度是由膜的孔径大小、孔径分布、孔隙率和开孔率等决定的,透气率从一定意义上来讲,和用此隔膜装配的电池的内阻成正比,即该数值越大,则内阻越大。

然而,对于不同类型、厚度的隔膜,该数字的直接比较没有任何意义。

因为锂离子电池中的内阻和离子传导有关,而透气率和气体传导有关,两种机理是不一样的。

换句话说,单纯比较两种不同隔膜的Gurley 数是没有意义的,因为可能两种隔膜的微观结构完全不一样;但同一种隔膜的Gurley 数的大小能很好的反应出内阻的大小,因为同一种隔膜相对来说微观结构是一样的或可比较的。

隔膜透气度通常使用格利(GURLEY)透气仪检测。

3、吸液率吸液率反映隔膜吸收电解液的能力,是衡量隔膜与电解液相容性的指标。

吸液率不仅受隔膜材料与电解液的浸润性能影响,还受隔膜的孔隙率、开孔率、孔径的影响。

吸液率测试方法是把干式样称重后浸泡在电解液中,直至吸收平衡,再取出湿隔膜擦干表面电解液称重,计算单位积吸收电解液的重量。

4、孔径、孔径分布、孔的分布一般隔膜的孔径在纳米级,双拉方式生产的隔膜的孔接近圆形,干法隔膜的孔为长条形。

孔径的大小与隔膜的透过能力有关,过小的孔径会抑制锂离子通过,过大的孔径有可能导致隔膜穿孔形成电池微短路导致电池自放电过快。

孔的分布不均匀有可能导致电池内部电流密度不一致,长期使用中锂离子可能沉积形成枝晶状刺穿隔膜。

制造方法孔径范围中值孔径特点单轴干法0~400 90~120 孔径均匀,孔较小双轴干法0~3000 100~150 孔径不均匀,分布宽双轴湿法0~1000 200~250 孔径较均匀,分布宽孔径和孔径分布一般采用压汞法测量,孔的分布均匀性一般采用SEM 观察。

5、力学性能锂离子电池对隔膜机械强度的要求较高。

电池中的隔膜直接接触有硬表面的正极和负极,而且当电极上的毛刺、带尖角的大颗粒物质、甚至电池内部形成枝晶,都会引起隔离膜被穿破而引起电池短路或微短路,因此要求隔离膜的抗穿刺强度尽量高。

此外隔离膜拉伸强度和断裂伸长率也有一定要求。

单轴拉伸的隔膜在拉伸方向与垂直拉伸方向强度不同,而双轴拉伸制备的隔膜强度在两个方向上基本一致。

尽管如此,在实际应用中双向拉伸并没有性能上的优势。

因为电池卷绕的受力方向是纵向;横向拉伸会导致垂直方向的收缩,这种收缩在高温下会导致电极之间的相互接触。

一般而言孔隙率、透气性较高时,尽管其阻抗较低,但其机械强度却要下降,因此在调节隔膜其中一项或几项性能指标的同时,要兼顾微孔膜的其他各项性能指标,以获得最佳的使用性能。

抗穿刺强度的测试方法是用环状物体将隔膜固定,取一定直径的针,要求针尖无锐边缘,以一定的速度垂直刺过隔膜,将隔膜刺破最大力就是隔膜的抗穿刺力。

拉伸强度(纵/横向)的测试方法是隔膜在一定方向上、通过拉伸夹具以一定的试验速度拉伸直至断裂所表现出的承载能力。

用拉断力(N)或拉伸强度(Mpa)表示。

断裂伸长率是隔膜在一定方向上(纵/横向),一定拉伸力下,断裂时伸长量与原长的比值百分比。

断裂伸长率越大,弹性越好,表征隔膜韧性大。

穿刺强度、拉伸强度和断裂伸长率均采用可采用微机控制电子万能试验机测定。

6、自动关断保护性能自动关断保护性能是锂离子电池隔膜的一种安全保护性能,是锂离子电池内部防止由于短路、过充等原因造成温度失控的有效方法。

隔膜的闭孔温度和破膜温度是该性能的主要参数。

由于非正常情况下电池短路使电池内部温度升高,当温度到达隔膜的闭孔温度时,隔膜内的微孔会坍塌,阻断电流通过,但热惯性会使温度进一步上升,有可能达到破膜温度而造成隔膜熔体破裂,造成电池内部短路。

因此,闭孔温度和破膜温度相差越大越好(即安全窗口温度越高越好),此时电池的安全性越好。

自关断保护性能与制造隔膜的原材料和隔膜的结构有关。

材料的熔点决定了隔膜的闭孔温度、破膜温度的高低。

一般生产隔膜的材料为PP 和PE ,常见PE 的隔膜的闭孔温度在130 ℃左右,破膜温度在150 ℃左右;PP 隔膜的闭孔温度在145 ℃左右,破膜温度在170 ℃左右。

闭孔温度和熔融破裂温度的测试方法是:在不断升温的情况下测试隔膜分隔的极板之间的电阻,随着温度升高,电阻突然增大,此时的温度即闭孔温度。

再继续升温,电阻会突然变小,此时的温度即破膜温度。

、热收缩率热收缩率反映隔膜在受热时的尺寸稳定性。

除了隔膜需要在电池使用的温度范围内(-20~60 ℃)保持尺寸稳定外,还有一个就是在电池生产过程中由于电解液对水份非常敏感,大多数厂家会在注液前进行85~90 ℃的长时间烘烤,所以要求在这个温度下隔膜的尺寸也应该稳定,否则会造成电池在烘烤时,隔膜收缩过大,极片外露造成短路;另外在电池使用过程中也有可能遇到电池内部由于电化学反应产生高温导致隔膜收缩,因此设计电芯采用隔膜的宽度时应当准确了解和要求隔膜的横向收缩率。

隔膜是一种高分子材料,经过拉伸取向后,在高温条件下,拉伸方向都或多或少会产生热收缩。

单轴拉伸的产品在纵向热收缩会偏大,横向基本不产生热收缩。

双轴拉伸的隔膜在两个方向上均会产生热收缩。

通常隔膜的热收缩是在自然松弛状态下测试得到。

对于卷绕形式的电芯来说,由于纵向有支撑和固定,隔膜纵向的实际热收缩没有那么大,对电池基本没有影响,主要影响产生在隔膜的横向收缩。

(二)锂离子电池对隔膜的要求1、对隔膜的基本要求隔膜性能决定了电池的内阻和界面结构,进而决定了电池容量、安全性能、充放电电流密度和循环性能等特性,因此需满足如下一些性能:(1) 化学稳定性—电解液为有机溶剂体系,耐有机溶剂;(2) 机械性能—隔膜的拉伸强度高,穿刺强度高;(3) 热稳定性—收缩率低,具有较低的闭孔温度和较高的破膜温度;(4) 透过率好—孔隙率高,孔径分布均匀、透气性好;(5) 表面无静电—不吸尘、易分离;(6) 电解液浸润性—与电解液相容性好,吸液率高;(7) 均匀性—厚度、透过率、热收缩等。

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