隔膜又称隔离膜,可以看作是一种多孔塑料薄膜,是锂电池材料中的高科技、高附加值材料。隔膜位于锂离子电池正极和负极之间,是电池内部的关键部件之一。图片来源:唐雪在线《锂离子电池材料与技术》隔膜的主要作用是分隔电池的正负极,防止正负极接触短路。隔膜还具有允许锂离子通过的功能。图片来源:唐雪在线《锂离子电池材料与技术》隔膜的性能决定了锂离子电池的界面结构和内阻,可以影响电池的容量、循环和安全性。性能优异的隔膜可以提高电池的综合性能。图片来源:唐雪在线《锂离子电池材料与技术》1、锂离子电池的八项要求(1)电子绝缘保证正负极的机械隔离。(2)具有一定的孔径和孔隙率,保证低电阻和高离子电导率,并具有优异的锂离子渗透性。(3)对电解液具有良好的润湿性和足够的吸液保湿能力,有利于提高离子电导率。(4)耐电解质腐蚀,具有良好的化学和电化学稳定性。隔膜材料在任何条件下,尤其是在充满电的情况下,不得与电解液和电极材料发生化学副反应,对强还原的负极和强氧化的正极仍保持稳定。(5)具有足够高的机械强度,厚度尽可能薄。由于隔膜作为一种非活性材料,不参与锂离子电池的能量转换,在提高能量密度的要求下,在保证基本功能和安全性的前提下,应尽可能减少隔膜材料的质量和厚度。(6)具有高的热稳定性和热关断功能。热关机功能是指当电池失控时,关闭电池以防止热失控的功能。热关断功能是电池内部隔膜的一种主动安全策略,但需要注意的是,热关断功能是一种不可逆的机制,在热关断被触发后,电池也会因为隔膜关闭而失效。(7)不含对电池性能有害的电解质可溶性颗粒或金属杂质。(8)厚度、面密度、孔径分布的空间一致性高,平整度好。2、常见隔膜类型市场上常见的隔膜有三种:多孔聚合物隔膜、无纺布隔膜、无机复合膜。图片来源:唐雪在线《锂离子电池材料与技术》 (1)多孔聚合物膜多孔聚合物膜是指通过机械法、热致相分离法、浸渍沉淀法等多种方法制备的孔隙分布均匀的锂离子电池隔膜。常见的多孔聚合物膜包括:聚乙烯(PE)单层和聚丙烯(PP)单层。图片来源:唐雪在线《锂离子电池材料与技术》 (2)无纺布隔膜无纺布隔膜是由定向或随机纤维组成的锂离子电池隔膜,通常复合有有机物或陶瓷凝胶。图片来源:唐雪在线《锂离子电池材料与技术》 (3)无机复合膜无机复合膜一般指无机纳米粒子复合而成的锂离子电池隔膜。3、展望未来,高孔隙率、高耐热性、高熔点、高强度和对电解液良好的润湿性是锂离子电池隔膜材料的五大发展方向。此外,学术界和工业界都在开发全固态电池技术和关键材料,未来的隔膜可能会以全新的形式出现在锂离子电池中。
审计刘清
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