锂离子电池隔膜材料性能的要求是什么?

2021-02-26      1129 次浏览

锂离子电池隔膜材料性能要求


隔膜的性能参数对电池性能影响重大,例如在常用的商用隔膜材料中,材料的厚度直接影响锂离子电池内阻,孔隙大小和分布将会影响传输锂离子性能等,因此制备高性能隔膜材料关于电池的性能发挥和实际应用至关重要。影响锂离子电池隔膜性能的重要因素包括隔膜化学稳定性、力学强度、孔隙率大小及润湿性、安全保护的自关闭性能等几个方面。


1.力学强度


隔膜在锂离子电池结构及充放电反应过程中要具有一定的机械强度。隔膜的一个重要用途是将正负极反应隔开,假如隔膜皱缩或破裂导致电解液渗透,就会发生电池短路,具有很大的安全隐患,因此隔膜要有一定的力学强度和韧性。


2.热极定性


由于锂离子电池中电解质溶液除了水溶剂,还会采用有机溶剂和非水电解液,因此隔膜应具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性能,能够在电池多次充放电过程中实现结构的完整性与反应的稳定性。


3.孔隙分布及孔隙率


隔膜为了保持锂离子良好的透过能力,材料要具备一定大小的孔隙,并保证低电阻和高离子传导率。孔隙大小将影响锂离子电池内阻及电池的安全性。孔隙太小会使离子穿透率减低而增大电池内阻,孔隙过大则会导致电池正负极接触概率增大易导致短路,起不到隔膜的效果。


4.其他性能


此外,隔膜的自关闭技能在锂离子电池安全性方面至关重要。自关闭机理要求隔膜在过载大量放热,温度升高过高,接近材料熔点时隔膜结构中孔隙闭合,成功隔绝离子穿梭,停止正负极反应形成断路,以在过热情况下防止电池爆炸。隔膜的浸润性也是评价隔膜性能好坏的标准之一,为保证离子的顺利传输,隔膜要和电解液充分接触,有良好的浸润性、与电解液的渗透能力和离子穿透能力。


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