金属离子电池中的隔膜

发布于: 2024-10-18 00:00
阅读: 81
分类: 新闻动态

隔膜作为电池的关键部分,其主要作用是:隔离正负极,防止电池短路;传输离子,使电池在充放电过程中离子和电子形成回路。为了满足电池工作的要求,隔膜必须满足以下基本条件:

(1)与电解液有良好的浸润性,与离子有良好的渗透性;

(2)好的热稳定性,避免高温下热收缩导致正负极接触而造成短路;

(3)良好的电子绝缘性和电化学稳定性;

(4)良好的化学稳定性,不与电极或电解液发生反应;

(5)高的机械强度,以抑制电池制造过程中产生的张力和变形;

(6)一定的厚度、孔径和孔隙率,使其有利于电解质离子传输,并能平衡机械强度与内阻。

 

根据成分和结构不同,常用锂离子电池隔膜主要分为四类:微孔膜改性微孔膜无纺布隔膜复合隔膜。微孔膜是孔径在微米范围内的隔膜,主要包括聚烯烃微孔膜及其他聚合物微孔膜。改性微孔膜是对微孔膜改性获得的隔膜,常用的改性方法有表面处理、化学接枝、表面涂覆等。无纺布隔膜具有小的纤维直径,通常表现出比其他类隔膜更高的孔隙率。复合隔膜是通过将无机材料涂覆或填充在微孔膜或无纺布隔膜中制备得到,相比其他种类隔膜具有更高的热稳定性和电解液润湿性。

 

目前,聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)微孔膜,因具有成本低廉、易于加工且能满足综合性应用等优点,在锂离子电池中已得到了大规模应用。但由于其具有高热收缩性以及低电解液亲和力,需要对其进行优化改性,以满足高性能及高安全性电池的需求。

 

 

电池隔膜的常用制备方法有干法、湿法、相转化法和静电纺丝法等,不同制备方法对隔膜的结构和性能具有较大影响。大多数商用隔膜采用干法或湿法工艺制备而成,通常可获得均匀的孔隙分布以及较高的机械强度,但其孔结构在高温下容易变形相转化法获得的隔膜具有孔隙率高、尺寸稳定性以及热稳定性好等优点,但其机械强度较差,且孔隙分布不均匀静电纺丝法制备的隔膜孔隙率高、孔径大,但机械强度不够高。为了获得具有特定功能的隔膜,通常还需对其进一步改性和设计。隔膜的选择和设计需要兼顾电池的不同性能指标。例如:厚度是隔膜的重要参数之一,它通常与离子扩散速率成反比,与隔膜的机械性能成正比,因此合适的隔膜厚度对优化电池性能至关重要;隔膜大的孔径利于离子迁移,但易使金属锂在负极沉积而引起枝晶问题,导致正负极局部接触发生短路;高孔隙率使隔膜具有好的储液能力,从而可提高离子电导率,并抑制电极局部极化、析锂等,但将降低隔膜的机械强度并导致其热收缩。因此,优化隔膜结构参数,得到兼具高离子电导率、均匀离子通量以及优异机械、热学性能的隔膜,对获得高性能及高安全性电池至关重要。

分享

推荐文章

  • 2025-10-09
    admin
           近日,圣彼得堡国立理工大学(SPbPU)与中国理工院校的合作交流迎来高光时刻。该校师生不仅在2025年遂宁国际锂电池产业大会上展现了深厚的学术实力,更在杭州国际创业大赛中斩获佳绩,为中俄科技创新与人才培养合作注入新动能。 聚焦锂电前沿,共话产业未来       2025年遂宁国际锂电池产业大会在四川遂宁隆重召开。作为全球锂电领域的重要盛会,本次大会吸引了来自中国、俄罗斯、德国、印度、澳大利亚等国的400余名顶尖高校、科研机构及企业代表参会。SPbPU派出以谢尔盖·康德拉季耶夫教授、王庆生院长为首的代表团及中俄新材料与新能源工程研究院(NEMTRI)团队出席,深度参与行业前沿对话。      在“准固态电池前景”专题研讨会上,王院长发表主旨报告,阐述了准固态电池技术的突破方向与产业化路径。他同时介绍了SPbPU与NEMTRI在新材料研发领域的合作进展,引发与会嘉宾广泛关注。值得一提的是,SPbPU多名毕业生及研究生在王庆生教授指导下,依托中国高校...
  • 2025-09-20
    admin
        在新能源浪潮奔涌的2025年,9月18 - 20日,“锂向新质 智胜未来”为主题的2025遂宁国际锂电产业大会盛大启幕,遂宁一时间成为全球锂电产业聚焦的中心。中俄研究院院长王庆生随一众专家出席此次盛会,为行业发展注入新思想,探索国际合作新机遇。           大会开幕式上,来自政府、行业协会、科研院校以及企业的各方代表齐聚一堂,共同见证了遂宁锂电产业发展的重要时刻。一批重大合作项目集中签约,总投资达158亿元,涵盖锂电及关联产业项目6个,这无疑为遂宁锂电产业的高质量发展按下了“加速键”。同时,大会发布的《全球锂电产业链地图白皮书(2025年)》以及《全球锂电新能源产业知识产权现状及发展趋势分析报告》,更是为行业发展绘制了清晰的蓝图,指明了方向。       王庆生院长在“固态电池行业发展现状与未来趋势”分论坛上的发言振聋发聩。他指出,当前固态电池发展虽势头正猛,但行业内对技术的宣传需保持冷静,谨防脱离工程实际的夸大造势。这一观点犹如一针&ldqu...
  • 2025-09-13
    admin
    锂电池维修技术涉及多个方面,以下是一些关键要点: 一、基本原理与安全规范 了解锂电池结构 锂电池由电芯、保护板、连接线等组成。电芯是能量存储单元,保护板负责过充、过放、过流保护。 安全操作要求 维修时需佩戴绝缘手套、护目镜、绝缘鞋等防护装备。 使用绝缘工具,避免直接接触高压部件。 高压系统操作前需断电并验电,确保电压低于安全阈值(如小于1V)。 二、常见故障诊断 电压异常 过压/欠压:单体电池电压超出正常范围(如磷酸铁锂过压>3.85V,欠压<2.5V)。 充不满/放不完电:可能是电芯压差过大或保护板故障。 温度异常 过温(如超过65°C)可能引发热失控,需检查散热系统。 漏电/漏液 漏电需检测绝缘电阻,漏液需用pH试纸判断液体性质,酸性或碱性液体需中和处理。 三、检测工具与方法 内阻测试 使用内阻测试仪测量单体电池内阻,对比标准值判断电池健康状况。 电压测量 用万用表测量电芯电压、保护板电压,排查线路断路或短路。 保护板检测 检查保护板外观有无烧焦痕迹,测量B-与总正极、P与总正极的电压差,判断保护板是否正常。 四、...
  • toolbar
    0572-630 1196
  • toolbar
    返回顶部