锂离子电池隔膜的基本要求和性能指标汇总

锂离子电池,由正极材料、负极材料、隔膜、电解液四个主要部分组成。其中,隔膜是一种具有微孔结构的薄膜,是锂离子电池产业链中最具技术壁垒的关键内层组件,在锂电池中起到如下两 个主要作用:

a、隔开锂电池的正、负极,防止正、负极接触形成短路;

b、薄膜中的微孔能够让锂离子通过,形成充放电回路。

一、锂离子电池隔膜的基本要求

(1)具有电子绝缘性,保证正负极的机械隔离;

传输离子,对电子绝缘,保证锂离子的传输,但不导电。

(2)有一定的孔径和孔隙率,保证低的电阻和高的离子电导率,对锂离子有很好的透过性;  

(3)耐电解液腐蚀,有足够的化学和电化学稳定性,这是由于电解质的溶剂为强极性的有机化合物;

(4)具有良好的电解液的浸润性,并且吸液保湿能力强;

可以通过测试电解液滴在隔膜上的接触角来判断隔膜的浸润性,接触角越小,说明隔膜的浸润性越好。

(5)力学稳定性高,包括穿刺强度、拉伸强度等,但厚度尽可能小;

(6)空间稳定性和平整性好;

(7)热稳定性和自动关断保护性能好;

隔膜自动闭口,是指锂电池在发生热失控等问题时,能自动闭口,切断离子传输通道,减少损害。

(8)受热收缩率小,否则会引起短路,引发电池热失控。除此之外,动力电池通常采用复合膜,对隔膜的要求更高。

二、隔膜的性能指标

隔膜在使用前,一般都需要测试它的性能,因为不同的电池对隔膜的要求不同。例如大倍率快充的锂电池,希望隔膜的孔径更大,方便离子传输。而一些特种电池需要耐高温,也就对隔膜的耐高温性有了更高的要求。

下面汇总:

测试项目

测试目的

在电池中的意义

SEM

观察隔膜及孔的形貌、造孔的均匀性

电池一致性

红外

确定材质

电化学稳定性

厚度、面密度

厚度均匀性

内阻、容量、安全性

弯曲度

厚度均匀性

安全性、制造性

透气度

透过性

内阻

孔隙率

孔的均匀性

内阻、离子传输性

浸润性

电解液的浸润性

循环性能、安全性

曲折度

储液能力

内阻、循环性能、安全性

吸液率

吸液保液能力

循环性能、安全性

穿刺强度

耐颗粒、毛刺穿刺能力

短路率、安全性

拉伸强度、断裂伸长率

抗拉特性,加工适应性

安全性、电池制造难易程度

热收缩率

高温下的稳定性

安全性、循环性能

闭孔温度

闭孔温度确定

安全性

熔融温度

熔融温度确定

安全性

离子电导率

离子透过性

离子传输性