鋰電池核心結(jié)構(gòu)——隔膜

鋰電池的四大關(guān)鍵材料為正極材料、負(fù)極材料、電解液以及隔膜，隔膜是指在電池正極和負(fù)極之間的一層材料，其主要作用是：隔離正、負(fù)極并使電池內(nèi)的電子不能自由穿過(guò)，讓電解液中的離子在正負(fù)極之間自由通過(guò)。

電池隔膜的離子傳導(dǎo)能力直接關(guān)系到電池的整體性能，其隔離正負(fù)極的作用使電池在過(guò)度充電或者溫度升高的情況下能限制電流的升高，防止電池短路引起爆炸，具有微孔自閉保護(hù)作用，對(duì)電池使用者和設(shè)備起到安全保護(hù)的作用。

關(guān)鍵參數(shù)眾多，技術(shù)要求高

鋰電隔膜性能的優(yōu)劣決定了電池的接口結(jié)構(gòu)和內(nèi)阻，進(jìn)而影響電池的容量、循環(huán)性能、充放電電流密度等關(guān)鍵特性，可見(jiàn)隔膜對(duì)提高電池尤其是動(dòng)力電池的綜合性能有重要作用。所以，隔膜的關(guān)鍵參數(shù)非常多，比如說(shuō)孔隙率、熱穩(wěn)定性、力學(xué)強(qiáng)度、自動(dòng)關(guān)閉機(jī)理、透氣度、孔徑大小及分布等等。

具體來(lái)看

鋰電池隔膜的參數(shù)：

熱穩(wěn)定性：一方面，隔膜需要在電池使用的溫度范圍內(nèi)保持尺寸穩(wěn)定；另一方面，在電池生產(chǎn)過(guò)程中由于電解液對(duì)水份非常敏感，大多數(shù)廠家會(huì)在注液前進(jìn)行烘烤，要求在這個(gè)溫度下隔膜的尺寸也應(yīng)該穩(wěn)定，否則會(huì)造成電池在烘烤時(shí)，隔膜收縮過(guò)大，極片外露造成短路。此外，閉孔溫度、破膜溫度也是反映隔膜耐熱性能和熱安全性能的最重要參數(shù)。

孔隙率：孔隙率是材料中孔隙體積占總體積的比例，反映隔膜內(nèi)部微孔體積占比多少。孔隙率的大小影響電池的內(nèi)阻，但不同種隔膜之間的孔隙率的絕對(duì)值無(wú)法直接比較。孔隙率較大便于鋰離子通過(guò)，但是孔隙率過(guò)大則影響機(jī)械強(qiáng)度和閉孔性能。

一致性：指隔膜保持一致的厚度,孔分布和孔徑分布。

隔膜一致性涉及到厚度、孔分布等屬性

具體來(lái)看

隔膜一致性：

厚度：直觀地來(lái)看，在同樣大小的電池中，隔膜厚度越厚，能卷繞的層數(shù)就越少，相應(yīng)容量也就會(huì)降低；相反，較厚的產(chǎn)品抵抗穿刺的性能會(huì)稍高，安全性也會(huì)高一些。同樣孔隙率的情況下，越厚的產(chǎn)品，其透氣率會(huì)稍差，使得電池的內(nèi)阻會(huì)高一點(diǎn)。所以在考慮電池隔膜厚度的時(shí)候需要在容量指標(biāo)和安全性之間尋找一個(gè)平衡。

孔徑：鋰電池隔膜上面要求有微孔，便于鋰離子通過(guò)。孔徑的大小決定隔膜的透氣率，但是過(guò)大的孔徑有可能導(dǎo)致隔膜穿孔形成電池微短路。總體來(lái)看，隔膜的孔徑直接影響電池的內(nèi)阻和短路率。

孔徑分布：指一致大小的孔徑能均勻地分布于隔膜，隔膜能形成較高的透氣率。

電子絕緣性：保證正負(fù)極的機(jī)械隔離。

抗氧化性：是指隔膜的化學(xué)性能比較穩(wěn)定，不易被氧化。

浸潤(rùn)性：對(duì)電解液的浸潤(rùn)性好并具有足夠的吸液保濕能力。

離子電導(dǎo)性：對(duì)電解液浸潤(rùn)性好，吸液率高，有利于提高離子電導(dǎo)率。而離子電導(dǎo)率受孔徑大小、孔隙的均勻性、孔隙分布情況、膜對(duì)電解液的潤(rùn)濕能力等多因素的影響。