钜大LARGE | 点击量:1385次 | 2021年04月01日
影响18650锂离子电池隔膜性能的因素有什么
影响18650锂离子电池隔膜性能的因素有:厚度、透气率、浸润度、化学稳定性、孔径、穿刺强度、热关闭温度、孔隙率。这些因素好坏直接影响锂离子电池产品的好坏。下面就来看看这些18650锂离子电池隔膜的性能参数要求吧。
①厚度
有关消耗型锂离子电池(手机、笔记本电脑、数码相机中使用的电池),25微米的隔膜逐渐成为标准。然而,由于人们对便携式产品的使用的日益上升,更薄的隔膜,比如说20微米、18微米、16微米、甚至更薄的隔膜开始大范围的应用。
有关动力锂离子电池来说,由于装配过程的机械要求,往往要更厚的隔膜,当然有关动力用大电池,安全性也是非常重要的,而厚一些的隔膜往往同时意味着更好的安全性,EV/HEV使用的是厚度为40微米左右的隔膜。
②透气率
充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
MacMullin数:含电解液的隔膜的电阻率和电解液本身的电阻率之间的比值。此数值越小越好,消耗型18650锂离子电池的这个数值为接近8。
Gurley数:一定体积的气体,在一定压力条件下通过一定面积的隔膜所要的时间。与隔膜装配的电池的内阻成正比,即该数值越大,则内阻越大。
单纯比较两种不同隔膜的Gurley数是没有意义的,因为可能两种隔膜的微观结构完全不相同;但同一种隔膜的Gurley数的大小能很好的反应出内阻的大小,因为同一种隔膜相对来说微观结构是相同的或可比较的。
③浸润度
为保证电池的内阻不是太大,要求隔膜是能够被电池所用电解液完全浸润,这与隔膜材料本身和隔膜的表面及内部微观结构相关。
粗略判断:取典型电解液(如EC:DMC=1:1,1MLiPF),滴在隔膜表面,看是否液滴会迅速消失被隔膜吸收。
精确判断:用超高时间分辨的摄像机记录从液滴接触隔膜到液滴消失的过程,计算时间,通过时间的长短来比较两种隔膜的浸润度。
④18650锂离子电池隔膜的化学稳定性
要求隔膜在电化学反应中是惰性的,且对强还原、强氧化不活泼,机械强度不衰减,不出现杂质。一般认为,目前隔膜用材料PE或PP可满足化学惰性要求。
⑤18650锂离子电池隔膜的孔径
防止电极颗粒直接通过隔膜,要求隔膜孔径为0.01-
0.1um,小于0.01um时,锂离子穿透能力太小,大于
0.1um时,电池内部枝晶生成时电池易短路。
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。
⑥18650锂离子电池隔膜的穿刺强度
穿刺强度: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。
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。⑦热稳定性
隔膜要在电池使用的温度范围内(-20℃~60℃)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。
通常,真空条件下,90℃恒温60分钟,隔膜横向纵向收缩应小于5%。
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