13861817215隔膜的性能,平均孔隙率为30%~40%,平均孔径为0.05μm。采用双向拉伸制成的隔膜的微孔外形基本上是圆形的,即有很好的渗透性和力学性能, 孔径更加均匀。干法拉伸工艺较简单,且无污染,是锂离子电池隔膜制备的常用方法,但该工艺孔径及孔隙率较难控制,拉伸比较小,只有1%~3%,同时低温拉伸时容易导致隔膜穿孔, 产品不能做得很薄。不同拉伸方法生产的隔膜微孔结构,隔膜生产现状,多层隔膜干法工艺以PP为主要原料,而湿法工艺以PE为主要原料,因此以干法工艺制备的隔膜通常闭孔温度较高,同时熔断温度也很高,而以湿法工艺制备的PE隔膜闭孔温度较低,熔断温度也较低。考虑到安全性能,锂离子电池隔膜通常要求具有较低的闭孔温度和较高的熔断温度。而多层隔膜结合了PE和PP的优点,受到广泛关注。生产PP/PE双层和PP/PE/PP三层隔膜,三层隔膜具有更好的力学性能,隔膜生产中PE夹在两层PP之间可以起到熔断保险丝的作用,为电池提供了更好的安全保护。 采用干燥拉伸法,从PP/PE双层隔膜中提取了单层隔膜,其具有PP和PE微孔结构,在PE熔点附近,其阻抗增加,在PP熔点以下仍具有很高的阻抗。采用专有的双向拉伸生产工艺,并以特殊定制的高耐热性聚合物为基础制成了多层隔膜,在105℃时的热收缩率仅在1%~3.5%之间,孔隙率在50%左右,而破膜温度达到了180~1 90℃,同时还保持了较好的闭孔温度和力学性能。
隔膜表面改性 PE和PP隔膜对电解质的亲和性较差, 需要加以改善。 采用大气介质阻挡放电对PP隔膜表面改性, 改善了薄膜亲和性。以现有的强度较高的液态锂离子电池用复合微孔膜作为基体进行涂覆PVDF表面处理,在表面形成一层改性膜,改性膜材料与正极材料兼容并能复合成一体, 使该膜在具有较高强度的前提下,降低了隔膜的厚度, 减小了电池的体积。新型锂离子电池隔膜聚合物锂离子电池采用固态电解质代替液态电解质,其使用的聚合物电解质具有电解质和隔膜的双重作用, 用PVDF-HFP制成隔膜, 有较高的孔隙率,室温下吸收碳酸丙二醇酯量可达自重的118%,具有很好的润湿性。中科院理化技术研究所在静电纺丝制备纳米纤维锂离子电池隔膜项目上取得了突破性的进展, 他们采用纳米纤维隔膜装配的锂离子电池与用进口PE、PP隔膜装配的电池相比, 电池循环性能得到提高,热稳定性得到了明显改善,在14C放电条件下,纳米纤维隔膜电池的能量保持率为75%~ 80%,而进口PE/PP隔膜电池的能量保持率仅为15%~20%。 德国德固赛公司结合有机物的柔性和无机物良好热稳 定性的特点,新型锂离子电池隔膜的优势主要在于提高了隔膜稳定性和耐热性,从而进一步提高了锂离子电池的安全性。其中聚合物电解质兼具电解质和隔膜的双重作用,将是下一代聚合物锂离子电池发展的新趋势。 展望 电池隔膜是随着锂离子电池的需求不断变化而不断发展的。从体积来看, 锂离子电池正朝着小和大两个截然不同的方向发展。如手机、 数码相机等电子产品,为了迎合美观和便于携带的需求, 需要将电池电芯做得非常小巧。为了追求更高的能量密度,在狭小的空间容纳更多的电极材料,需要隔膜厚度越薄越好。体积更小是对隔膜的一个挑战 。与此相反,在电动自行车、电动汽车及电动工具等所使用的动力电池方面, 为了获得高容量大功率,通常需要将几十甚至上百个电芯串接。由于锂电池具有潜在的爆炸危险,隔膜的安全性显得相当重要。锂离子电池的发展趋势是进一步降低制造成本,提高安全性和延长循环寿命,开发出可再生能源储能电池和电动车用电池 。