钜大LARGE | 点击量:926次 | 2020年10月27日
生产锂离子电池隔膜的原材料重要有什么?
①聚对苯二甲酸乙二酯
聚对苯二甲酸乙二酯(PET)是一种机械性能、热力学性能、电绝缘性能均优异的材料。PET类隔膜最具代表性的产品是德国Degussa公司开发的以PET隔膜为基底,陶瓷颗粒涂覆的复合膜,其表现出优异的耐热性能,闭孔温度高达220℃。
静电纺丝PET隔膜熔点远高于PE膜,为255℃,最大拉伸强度为12Mpa,孔隙率达到89%,吸液率达到500%,远高于市场上的Celgard隔膜,离子电导率达到2.27×10-3Scm-1,且循环性能也较Celgard隔膜优异,电池循环50圈后PET隔膜多孔纤维结构依然保持稳定。
②聚酰亚胺
聚酰亚胺(PI)同样是综合性能良好的聚合物之一,具有优异的热稳定性、较高的孔隙率,和较好的耐高温性能,可以在-200~300℃下长期使用。Miao等用静电纺丝法制造了PI纳米纤维隔膜,该隔膜降解温度为500℃,比传统Celgard隔膜高200℃,在150℃高温条件下不会发生老化和热收缩。
其次,由于PI极性强,对电解液润湿性好,所制造的隔膜表现出最佳的吸液率。静电纺丝制造的PI隔膜相比于Celgard隔膜具有较低的阻抗和较高的倍率性能,0.2C充放电100圈后容量保持率依然为100%。
③间位芳纶
PMIA是一种芳香族聚酰胺,在其骨架上有元苯酰胺型支链,具有高达400℃的热阻,由于其阻燃性能高,应用此材料的隔膜能提高锂离子电池的安全性能。此外,由于羰基基团的极性相对较高,使得隔膜在电解液中具有较高的润湿性,从而提高了隔膜的电化学性质。
一般而言,PMIA隔膜是通过非纺织的方法制造,如静电纺丝法,但是由于非纺织隔膜自身存在的问题,如孔径较大会导致自放电,从而影响锂离子电池的安全性能和电化学表现,在一定程度上限制了非纺织隔膜的应用,而相转化法由于其通用性和可控制性,使其具备商业化的前景。
④聚对苯撑苯并二唑
新型高分子材料PBO(聚对苯撑苯并二唑)是一种具有优异力学性能、热稳定性、阻燃性的有机纤维。其基体是一种线性链状结构聚合物,在650℃以下不分解,具有超高强度和模量,是理想的耐热和耐冲击纤维材料。
由于PBO纤维表面极为光滑,物理化学惰性极强,因此纤维形貌较难改变。PBO纤维只溶于100%的浓硫酸、甲基磺酸、氟磺酸等,经过强酸刻蚀后的PBO纤维上的原纤会从主干上剥离脱落的,形成分丝形貌,提高了比表面积和界面粘结强度。
为了提高锂离子电池的安全性,保证电池的安全平稳运行,隔膜必须满足以下几个条件:
1.化学稳定性:不与电解质、电极材料发生反应;
2.浸润性:与电解质易于浸润且不伸长、不收缩;
3.热稳定性:耐受高温,具有较高的熔断隔离性;
4.机械强度:拉伸强度好,以保证自动卷绕时的强度和宽度不变;
5.孔隙率:较高的孔隙率以满足离子导电的需求。
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