锂电隔膜基本参数,锂电池隔膜的安全性能要求

来源：存能电气  日期：2019-08-08 16:36  浏览量：次

　　锂电隔膜基本参数，锂电池隔膜的安全性能要求。隔膜作为锂电池的重要组成部件，对阻隔电子通过防止短路和保证内部离子透过使电池高效、稳定、安全地运行具有重要意义。虽然隔膜自身未发生任何的电化学反应，但其结构和性能却影响电池的界面结构和内阻等，进而影响锂电池整体的容量、充放电电流密度、循环性能以及安全性等。因此通过对锂电池隔膜的各项性能参数的分析测试和调控，可有效提高电池的安全性能。

　　锂电隔膜主要性能指标

　　参考美国先进电池联盟(USABC)对锂离子电池隔膜性能参数的规定，电池隔膜性能大致可以分为理化特性、力学性能、热性能及其电化学性能4个方面。

　　其中，理化特性包括厚度、孔隙率、平均孔径大小与孔径分布、透气性、曲折度、润湿性、吸液率、化学稳定性8项参数；力学性能主要包括穿刺强度、混合穿刺强度和拉伸强度3项参数；热性能包括热闭合温度、熔融破裂温度和热收缩率3项指标；电化学性能包括线性伏扫描测试(LSV)、电化学阻抗谱测试(EIS)、循环性能(CP)、离子电导率和Mac-Mullin值5项参数。

　　锂电隔膜基本参数

　　●孔径

　　一般来说，隔膜为了阻止电极颗粒的直接接触，很重要的一点就是防止电极颗粒直接通过隔膜。目前所使用的电极颗粒一般在10微米的量级，而所使用的导电添加剂则在10纳米的量级，不过很幸运的是一般碳黑颗粒倾向于团聚形成大颗粒。一般来说，亚微米孔径的隔膜足以阻止电极颗粒的直接通过，当然也不排除有些电极表面处理不好，粉尘较多导致的一些诸如微短路等情况。

　　●穿刺强度

　　这个参数实际上是由于电极表面不够平整，以及装配过程中工艺水平有限而提出的一个要求，因此要求隔膜有相当的穿刺强度。穿刺强度的测试有工业标准可遵循，大致是在一定的速度(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就称为穿刺强度。同样的，由于测试的时候所用的方法和实际电池中的情况有很大的差别，直接比较两种隔膜的穿刺强度不是特别合理，但在微结构一定的情况下，相对来说穿刺强度高的，其装配不良率低。但单纯追求高穿刺强度，必然导致隔膜的其他性能下降。

　　●热稳定性

　　隔膜需要在电池使用的温度范围内(-20C~60C)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。当然还有一个就是由于电解液对水份敏感，大多数厂家会在注液前进行80C左右的烘烤，这对PP/PE隔膜也不会存在太大的问题。

　　●热关闭温度

　　内容由于安全性问题比较严重，目前锂电池用隔膜一般都能够提供一个附加的功能，就是热关闭。一般我们将原理电池(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称为热关闭温度。这一特性可以为锂离子电池提供一个额外的安全保护。实际上关闭温度和材料本身的熔点密切相关，如PE为135C附近。当然不同的微结构对热关闭温度有一定的影响。但对于小电池，热关闭机制所起的作用很有限。

　　锂电池隔膜的安全性能要求

　　1、力学性能

　　隔膜的力学性能是影响其应用的一个重要因素，如果隔膜破裂，就会发生短路，降低成品率，因此要求隔膜在电池组装和充放电结构使用过程中，需要自身具有一定的机械强度。隔膜的机械强度可用抗穿刺强度和拉伸强度来衡量。

　　拉伸强度，隔膜的拉伸强度与制膜的工艺相关联。采用单轴拉伸，膜在拉伸方向上与垂直方向强度不同；而采用双轴拉伸时，隔膜在两个方向上一致性会相近。一般拉伸强度主要是指纵向强度要达到100MP以上，横向强度不能太大，过大会导致横向收缩率增大，这种收缩会加大锂电池厂家正、负极接触的几率。

　　抗穿刺强度，抗穿刺强度是指施加在给定针形物上用来戳穿隔膜样本的质量，用它来表示隔膜在装配过程中发生短路的趋势。因隔膜是被夹在凹凸不平的正、负极片间，需要承受很大的压力。为了防止短路，所以隔膜必须具备一定的抗穿刺强度。抗穿刺强度值一般在300-500g。

　　2、透过性能

　　透过性能可用在一定时间和压力下，通过隔膜气体的量的多少来表征，主要反映了锂离子透过隔膜的通畅性。隔膜透过性的大小是隔膜孔隙率、孔径、孔的形状及孔曲折度等隔膜内部孔结构综合因素影响的结果。

　　经过几年的发展，我国锂电池隔膜取得了较大进步，成为全球锂离子电池的重要生产地之一。锂电池的安全与环保要求越来越高，隔膜作为锂电池内部的重要组成部分，它的安全性能也是锂电池行业重要考虑点之一。随着世界各国对于锂电池隔膜生产技术的不断研究与不断改进，存能电气相信其安全性能会逐步提高，并且能够得到更为广泛的运用。