鋰電池隔膜的基本要求

第第頁鋰電池隔膜的基本要求鋰電池隔膜的基本要求隔膜的基本要求電池隔膜最緊要的功能是電子絕緣離子導(dǎo)通，即阻攔正負(fù)電極在電池中的直接的電子接觸，但是離子可以自由通過。對于鋰離子電池用隔膜，基本要求如下：1.厚度對于消耗型鋰離子電池（移動(dòng)電話、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)中使用的電池），25微米的隔膜漸漸成為標(biāo)準(zhǔn)。然而，由于人們對便攜式產(chǎn)品的使用的日益增長，更薄的隔膜，譬如說20微米、18微米、16微米、甚至更薄的隔膜開始大范圍的應(yīng)用。對于動(dòng)力電池來說，由于裝配過程的機(jī)械要求，往往需要更厚的隔膜，當(dāng)然對于動(dòng)力用大電池，安全性也是特別緊要的，而厚一些的隔膜往往同時(shí)意味著更好的安全性.2.透氣率:從學(xué)術(shù)角度來說，隔膜在電池中是惰性的，即隔膜不是電池的必需構(gòu)成部分，而僅僅是電池工業(yè)化生產(chǎn)的要求。隔膜的存在首先要充分它不能惡化電池的電化學(xué)性能，緊要表現(xiàn)在內(nèi)阻上。含電解液的隔膜的電阻率和電解液自身的電阻率之間的比值稱為MacMullin數(shù)。一般來說，消耗型鋰離子電池的這個(gè)數(shù)值為接近8，當(dāng)然這個(gè)數(shù)值越小越好。通常來說，鋰離子電池隔膜中會(huì)有一個(gè)透氣率的參數(shù)，或者叫Gurley數(shù)。這個(gè)數(shù)是這么定義的，即確定體積的氣體，在確定壓力條件下通過確定面積的隔膜所需要的時(shí)間，氣體的體積量一般為50cc，有些公司也會(huì)標(biāo)100cc，最終的結(jié)果會(huì)差兩倍。面積應(yīng)當(dāng)是1平方英寸，壓力差記不太清楚了。這個(gè)數(shù)值從確定意義上來講，和用此隔膜裝配的電池的內(nèi)阻成正比，即該數(shù)值越大，則內(nèi)阻越大。然而，對于不同的隔膜，該數(shù)字的直接比較沒有任何意義。由于鋰離子電池中的內(nèi)阻和離子傳導(dǎo)有關(guān)，而透氣率和氣體傳到有關(guān)，兩種機(jī)理是不一樣的。換句話說，單純比較兩種不同隔膜的Gurley數(shù)是沒有心義的，由于可能兩種隔膜的微觀結(jié)構(gòu)完全不一樣；但同一種隔膜的Gurley數(shù)的大小能特別好的反應(yīng)出內(nèi)阻的大小，由于同一種隔膜相對來說微觀結(jié)構(gòu)是一樣的或可比較的。3.浸潤度:為了保證電池的內(nèi)阻不是太大，要求隔膜是能夠被電池所用電解液完全浸潤。這方面沒有一個(gè)公認(rèn)的檢測標(biāo)準(zhǔn)。約莫可以通過以下試驗(yàn)來判定：取典型電解液（如EC：DMC=1:1，1MLiPF6），滴在隔膜表面，看是否液滴會(huì)快速消失被隔膜吸取，假如是則說明浸潤性基本充分要求。更精準(zhǔn)的測試可以用超高時(shí)間判別的攝像機(jī)記錄從液滴接觸隔膜到液滴消失的過程，計(jì)算時(shí)間，通過時(shí)間的長短來比較兩種隔膜的浸潤度。浸潤度一方面?zhèn)€隔膜料子自身相關(guān)，另一方面?zhèn)€隔膜的表面及內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)。4.化學(xué)穩(wěn)定性:換句話說就是要求隔膜在電化學(xué)反應(yīng)中是惰性的。經(jīng)過若干年的工業(yè)化檢驗(yàn)，一般認(rèn)為目前隔膜用料子PE或PP是充分化學(xué)惰性要求的。5.孔徑:一般來說，隔膜為了阻攔電極顆粒的直接接觸，很緊要的一點(diǎn)就是防止電極顆粒直接通過隔膜。目前所使用的電極顆粒一般在10微米的量級，而所使用的導(dǎo)電添加劑則在10納米的量級，不過很幸運(yùn)的是一般碳黑顆粒傾向于團(tuán)聚形成大顆粒。一般來說，亞微米孔徑的隔膜足以阻攔電極顆粒的直接通過，當(dāng)然也不排出有些電極表面