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锂离子电池隔膜的性能要求

发布时间: 2021-11-10  点击次数: 95次

锂离子电池隔膜的性能要求


目前国内除广东省地方标准 DB44/T 1152—2013《锂离子电池聚乙烯隔膜》对聚乙烯隔膜的试验方法、检验规则、包装、运输和储存方面进行相关规范外,关于锂离子电池隔膜的国家标准《通用锂离子电池聚烯烃隔膜》仍在起草。

锂离子电池隔膜的性能要求主要有:①电子绝缘性;②孔径和孔隙率适当;③电化学稳定性较好,耐电解液腐蚀;④热稳定性好,低闭孔温度和高熔断温度;⑤与电解液亲和性好,具有一定的吸液率;⑥足够的力学性能和较小的厚度;⑦空间稳定性和平整度好。

测试标准及方法

参考美国电池联盟(USABC)对锂离子电池隔膜性能参数的规定,电池隔膜性能可以分为理化性能、力学性能、热性能和电化学性能等 [33] 。

理化性能

理化性能包括厚度、孔隙率、平均孔径与分布、透气性、曲折度、润湿性、吸液率、化学稳定性。

厚度作为电池隔膜最基本的参数,与锂离子的通透性成反比,故在力学性能满足实际需要的情况下,厚度应尽可能小;孔隙率是指材料内微孔的体积占材料总体积的百分数,与电池隔膜的透气性、吸液率、电化学阻抗性有密切的联系,孔隙率可通过吸液法、计算法和仪器测量法得到;孔径大小及分布一般采用SEM电镜观测测量,也可以使用仪器结合Laplace方程进行测量;润湿性和吸液率是隔膜具有保持电解液的能力,以减小电池内阻,提高电池性能。具体测试标准及方法见表1。

力学性能

力学性能主要包括穿刺强度、混合穿刺强度和拉伸强度。隔膜材料不仅要承受电池工作过程中受到电极混合物的刺穿力,也要满足在生产过程中因蜷曲缠绕、包装、制成时的物理冲击、穿刺、磨损、压缩和拉伸外力,对于防止电池短路有着重要的作用。具体测试方法见表2。

热学性能

热学性能主要包括热闭孔温度、熔断温度和热收缩率。闭孔温度是隔膜对电池的特殊保护机制设定,即当温度超过闭孔温度时,隔膜内的微孔闭合,阻止锂离子的通过,在一定程度上减少短路的危险;而熔融温度则是指隔膜在高温下破裂发生短路的温度,该温度越高,则短路的危险越小。具体测试方法见表3。

电化学性能

电化学性能主要包括线性伏安扫描测试(LSV)、电化学阻抗谱测试(EIS)、循环性能(CP)、离子电导率和电阻(Mac-Mullin)值,具体测试方法




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