锂离子电池隔膜的研究进展

    由于具有功率密度高、自放电率低、无记忆效应和放电电压稳定等优点,锂离子电池已逐步替代传统铅酸蓄电池和 镉镍蓄电池,成为动力电池的主要选择 。隔膜是锂离子电池的关键部件,在电池中起着阻隔正负极电子电导,允许电解液离子自由通过从而实现离子传导的重要作用,是电池容量、循环能力和性能的重要决定因素。

    动力电池在大功率输出性能和性方面的需求对锂电池提出了重大挑战[3]。在大功率放电过程中,电池局部温度达到100??左右就可以引起负极固体电解质界面(SEI)保护膜分解并释放热量,使电池进一步升温引发有机电解液等物质的分解和隔膜的融化(Melt??down),导致正负极直接反应甚至爆炸。电池使用过程中遭受穿刺或撞击也可导致电池电压瞬时下降。电流剧增产生巨大的热量导致温度迅速升高,使电池隔膜经受高温状态。此外,电池的过充导致锂在负极表面沉积形成锂枝晶也会导致对隔膜的穿刺,动力电池在动态条件下的运行会加剧这一行为,因此,动力锂基团和加入亲水物质的方法来改善这一问题。聚烯烃材料隔膜的另一个更重要问题在于其大功率放电的性,这种材料在高温下尺寸变形比较明显,而且熔点一般低于170??,当电池局部发热达到这个温度时,隔膜就会迅速融化使正负极迅速接触,出现热失控行为。

    研究表明,采用高熔点纤维增强隔膜或者采用熔点更高的材料制备隔膜可以很好地改善隔膜的热熔化温度,从而有效地保障电池。 本文针对动力锂电池性能和性对隔膜孔隙率、浸润性、热温度等方面的要求,对隔膜的制备改性技术进行了比较详细的评述,以期为相关领域的研究者提供可借鉴的资料。

    锂电池隔膜的基本制备和隔膜强度、热尺寸 稳定性的改善 ????根据结构和组成,锂离子电池隔膜大致可分为多孔聚合物膜、无纺布隔膜和无机复合膜。多孔聚合物膜根据生产工艺的不同分为干法和湿法两种,区别主要在于隔膜微孔的成孔机理不同。干法工艺由凝结核造成结晶缺陷或通过工艺控制造成不均匀结晶,然后用机械外力使结晶缺陷处破裂形成微孔。在实际生产中应用较多的是单轴拉伸技术,所生产的隔膜具有扁长的微孔结构。为了提高渗透性和力学性能,也有采取双轴拉伸技术的,但受其成孔机理的制约,横向方向上的拉伸比一般不高,薄膜性能存在明显的各向异性。