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锂离子电池核心材料的隔膜

2022-05-13   点击量:27

在科学技术高度发达的今天,各种各样的高科技出现在我们的生活中,为我们的生活带来便利,那么你了解这些高科技可能会含有的锂离子电池隔膜吗?


锂离子电池隔膜技术目前是我国动力锂电池行业的痛点。在锂离子电池材料中,正极材料和负极材料及电解液已基本达到国内生产,但隔膜起步较晚,国内公司技术成熟度不高。尽管近年来我国锂离子电池隔膜的国产化率一直在上升,但它重要占领了低端3C电池隔膜市场。高端隔板的定位率仍然很低。高端3C电池和动力锂电池隔膜仍然严重依赖进口。


隔膜是锂离子电池的另一种核心材料,其性能直接决定着电池的界面结构和内阻,直接影响电池的电气性能。众所周知,隔板的用途是将电池的正极和负极分开,以防止由正极和负极之间的接触引起的安全问题。同时,其微孔结构可以使电解质离子通过。另外,隔膜的纵向和横向拉伸强度确保了隔膜在受到一定的外力时不会变形,并且其热稳定性还可以确保当电池在高温下失效时电池的安全性能。


据报道,隔膜是目前锂离子电池材料中技术壁垒最高的高附加值材料,约占锂离子电池成本的15%。技术困难在于工程技术,基体材料和用于制造孔的制造设备。家用锂离子电池隔膜目前的普遍问题是稠度不高,重要表现为不规则缺陷,不合格孔隙,厚度不均,孔分布和孔径分布。单轴拉伸的国产pp膜的孔隙率和孔径分布相对接近国外产品。双向逐步拉伸pE膜的孔隙率低于国外产品,且孔径分布不理想。


锂离子电池隔膜厚度在线控制技术重要有两个,一个是MD(纵向)控制和CD(横向)控制;另一个是隔膜在线机器视觉检测技术。所谓的MD控制和CD控制就是指通过控制上料螺杆转速或牵引速度来进行MD方向的厚度闭环控制;以及通过扫描架进行数据测量,最终实现CD方向的数据闭环控制。


随着锂离子电池能量密度的提高,电池的隔膜越来越薄,测量精度也越来越高。一般公司使用千分尺进行测量,还有《GB/T6672-2001塑料膜和片材厚度的测定_机械测量方法》,该标准测量方法也有相应的国际测量标准,但这些标准不是针对隔膜而制定的,因此存在测试范围宽和精度低等问题,因此要精度的公司通常会使用精密测厚仪进行测量。测量。


一些公司也称曲率为拱形。指将锂离子电池隔膜切开后的电弧。当电弧很明显时,会导致绕组中的叠片不均匀和涡旋,从而导致极片裸露和短路。测试方法是将振动膜平放在桌面上,并将平行度与钢直尺的边缘进行比较,以获得振动膜的曲率。


透气度:隔膜在一定条件下一定体积的空气通过隔膜所要的时间,也称作Gurley值,其大小对锂离子电池的性能具有一定的影响,一般采用ASTM测试法。


汞入侵仪也可以用于测量。压汞法是测量压汞孔所施加的压力以计算孔径参数,但应注意的是,压汞仪测量通孔和非通孔,而干法是将膜片浸入水中在汞中,应力会损坏隔膜的微孔结构。因此,在实际测试中,毛细管流动分析仪也用于测量。使用惰性气体穿透湿膜,测量流出气体的压力值,并计算孔径参数。


作为锂离子电池隔膜的四种主要材料之一,尽管其成分相对单一,但仍进行了更多的测试项目。随着技术的发展,陶瓷膜片已被广泛使用,如橡胶膜片和功能涂料。隔膜和非织造隔膜等新型隔膜也逐渐应用于锂离子电池。我相信,在不久的将来,更多的高安全性和高机械隔膜将逐渐进入锂离子电池行业。


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钜大特种电池工程研究院

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