鋰電池的結(jié)構(gòu)中,隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等,直接影響電池的容量、循環(huán)以及性能等特性,性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。 隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來,防止兩極接觸而短路,此外還具有能使電解質(zhì)離子通過的功能。隔膜材質(zhì)是不導電的,其物理化學性質(zhì)對電池的性能有很大的影響。電池的種類不同,采用的隔膜也不同。對于鋰電池系列,由于電解液為有機溶劑體系,因而需要有耐有機溶劑的隔膜材料,一般采用高強度薄膜化的聚烯烴多孔膜
折疊
鋰離子電池的隔膜性能
隔膜位于正極和負極之間,主要作用是將正負極活性物質(zhì)分隔開,防止兩極因接觸而短路;此外在電化學反應(yīng)時,能保持必要的電解液,形成離子移動的通道。隔膜材質(zhì)是不導電的,電池的種類不同,采用的隔膜也不同。對于鋰離子電池,由于電解液為有機溶劑體系,其隔膜要求具有以下性能。
① 在電池體系內(nèi),其化學穩(wěn)定性要好,所用材料能耐有機溶劑。
② 機械強度大,使用壽命長。
③ 有機電解液的離子電導率比水溶液體系低,為了減少電阻,電極面積必須盡可能大,因此隔膜必須很薄。
④ 當電池體系發(fā)生異常時,溫度升高,為防止產(chǎn)生危險,在快速產(chǎn)熱溫度(120~140℃)開始時,熱塑性隔膜發(fā)生熔融,微孔關(guān)閉,變?yōu)榻^緣體,防止電解質(zhì)通過,從而達到遮斷電流的目的。
⑤ 從鋰電池的角度而言,要能被有機電解液充分浸漬,而且在反復(fù)充放電過程中能保持高度浸漬。
電池中常用的隔膜材料一般是用纖維素或編織物、合成樹脂制得的多微孔膜。鋰離子電池一般采用高強度、薄膜化的聚烯烴系多孔膜,常用的隔膜有聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)微孔隔膜,以及丙烯與乙烯的共聚物、聚乙烯均聚物等。
鋰離子電池的廣泛應(yīng)用
近年來,將聚合物電解質(zhì)用于鋰離子電池已實現(xiàn)了商品化,聚合物電解質(zhì)在鋰離子電池中既是離子遷移的通道,又起到正負極材料間的隔膜作用。聚合物電解質(zhì)可分為固體聚合物電解質(zhì)及凝膠聚合物電解質(zhì),作為實用的聚合物電解質(zhì)隔膜必須滿足以下幾個必要條件:①具有高的離子電導率,以降低電池內(nèi)阻;②鋰離子的傳遞系數(shù)基本不變,以消除濃度極化;③可以忽略的電子導電性,以保證電極間有效的隔離;④電極材料有高的化學和電化學穩(wěn)定性;⑤低廉的價格,合適的化學組成,保證對環(huán)境友好.