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四种锂电池包隔膜新型材料,能否满足技术发展需求?
四种锂电池包隔膜新型材料,能否满足技术发展需求?
  • 发布时间:2020-04-01 17:03

四种锂电池包隔膜新型材料,能否满足技术发展需求?

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  四种锂电池包隔膜新型材料,能否满足技术发展需求?作为锂电池包的关键材料,隔膜在其中扮演着电子隔绝的作用。在技术发展领域,传统的聚烯烃隔膜已无法满足当前锂电池包的需求,高孔隙率、高热阻、高熔点、高强度、对电解液具有良好浸润性是今后锂电池包材料的发展方向。
 
  下面就来谈谈四种锂电池包隔膜新型材料,能否满足技术发展需求?
 
  一、为了提高锂电池的安全性,保证电池的安全平稳运行,隔膜必须满足以下几个条件:
  1.化学稳定性:不与电解质、电极材料发生反应
  2.浸润性:与电解质易于浸润且不伸长、不收缩
  3.热稳定性:耐受高温,具有较高的熔断隔离性
  4.机械强度:拉伸强度好,以保证自动卷绕时的强度和宽度不变
  5.孔隙率:较高的孔隙率以满足离子导电的需求
 
  二、针对锂电池包材料技术发展需求,研究者们在传统聚烯烃隔膜的基础上发展了各种四种新型锂电池包隔膜材料。
 
 
  材料一:间位芳纶
  PMIA 是一种芳香族聚酰胺,在其骨架上有元苯酰胺型支链,具有高达 400℃的热阻,由于其阻燃性能高,应用此材料的隔膜能提高电池的安全性能。
 
  此外,由于羰基基团的极性相对较高,使得隔膜在电解液中具有较高的润湿性,从而提高了隔膜的电化学性质。使其具备商业化的前景。
 
  材料二:聚对苯二甲酸乙二酯
  聚对苯二甲酸乙二酯(PET)是一种机械性能、热力学性能、电绝缘性能均优异的材料。PET类隔膜最具代表性的产品是德国Degussa公司开发的以PET隔膜为基底,陶瓷颗粒涂覆的复合膜,其表现出优异的耐热性能,闭孔温度高达 220℃。
 
  静电纺丝PET隔膜熔点远高于PE膜,为255℃,最大拉伸强度为 12Mpa,孔隙率达到 89%,吸液率达到 500%,远高于市场上的Celgard隔膜,离子电导率达到 2.27×10 -3 Scm -1 ,且循环性能也较Celgard隔膜优异,电池循环 50 圈后PET隔膜多孔纤维结构依然保持稳定。
 
  材料三:聚对苯撑苯并二唑
  新型高分子材料PBO(聚对苯撑苯并二唑)是一种具有优异力学性能、热稳定性、阻燃性的有机纤维。其基体是一种线性链状结构聚合物,在 650℃以下不分解,具有超高强度和模量,是理想的耐热和耐冲击纤维材料。
 
  由于PBO纤维表面极为光滑,物理化学惰性极强,因此纤维形貌较难改变。PBO纤维只溶于 100%的浓硫酸、甲基磺酸、氟磺酸等,经过强酸刻蚀后的PBO纤维上的原纤会从主干上剥离脱落的,形成分丝形貌,提高了比表面积和界面粘结强度。
 
  材料四:聚酰亚胺
  聚酰亚胺(PI)同样是综合性能良好的聚合物之一,具有优异的热稳定性、较高的孔隙率,和较好的耐高温性能,可以在-200~300℃下长期使用。
 
  由于PI极性强,对电解液润湿性好,所制造的隔膜表现出极佳的吸液率。静电纺丝制造的PI隔膜相比于Celgard隔膜具有较低的阻抗和较高的倍率性能,0.2C充放电 100 圈后容量保持率依然为 100%。
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