鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1100次 | 2018年08月05日
我國鋰電池隔膜行業(yè)處于高速發(fā)展階段
我國鋰電池隔膜行業(yè)處于高速發(fā)展的階段,濕法隔膜逐漸成為主流的技術(shù)路線,但同時國產(chǎn)隔膜整體技術(shù)水平與國際一線公司技術(shù)水平還有較大差距。
在技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域,傳統(tǒng)的聚烯烴隔膜已無法滿足當(dāng)前鋰電池的需求,高孔隙率、高熱阻、高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、對電解液具有良好浸潤性是今后鋰離子電池的發(fā)展方向。
隨著全球能源危機(jī)日益加劇,以及環(huán)境問題的凸顯,可再生能源取代化石燃料逐漸成為趨勢。可再生能源的儲存和使用離不開化學(xué)電源的發(fā)展,在各種類型的化學(xué)電源體系中,鋰離子電池因其具有的高電壓、高比能量、長壽命等優(yōu)點(diǎn)而成為最受青睞的二次電池。
鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、隔膜、電解液等幾部分構(gòu)成,充電時,鋰離子(Li+)從正極脫出在電解液中穿過隔膜到達(dá)負(fù)極并嵌入到負(fù)極晶格中,此時正極處于貧鋰態(tài),負(fù)極處于富鋰態(tài);而放電時,Li+再從富鋰態(tài)的負(fù)極脫出再次在電解液中穿過隔膜到達(dá)貧鋰態(tài)的正極并插入正極晶格中,此時正極處于富鋰態(tài),負(fù)極處于貧鋰態(tài)。為保持電荷的平衡,充、放電過程中Li+在正負(fù)極間遷移的同時,有相同數(shù)量的電子在外電路中來回定向移動從而成電流。
作為鋰電池的關(guān)鍵材料,隔膜在其中扮演著電子隔絕的作用,阻止正負(fù)極直接接觸,允許電解液中鋰離子自由通過[4-5],同時,隔膜對于保障電池的安全運(yùn)行也起至關(guān)重要的作用。在特殊情況下,如事故、刺穿、電池濫用等,發(fā)生隔膜局部破損從而造成正負(fù)極的直接接觸,從而引發(fā)劇烈的電池反應(yīng)造成電池的起火爆炸。因此,為了提高鋰離子電池的安全性,保證電池的安全平穩(wěn)運(yùn)行,隔膜必須滿足以下幾個條件:
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
(1)化學(xué)穩(wěn)定性:不與電解質(zhì)、電極材料發(fā)生反應(yīng);
(2)浸潤性:與電解質(zhì)易于浸潤且不伸長、不收縮;
(3)熱穩(wěn)定性:耐受高溫,具有較高的熔斷隔離性;
(4)機(jī)械強(qiáng)度:拉伸強(qiáng)度好,以保證自動卷繞時的強(qiáng)度和寬度不變;
(5)孔隙率:較高的孔隙率以滿足離子導(dǎo)電的需求;當(dāng)前,市場上商業(yè)化的鋰電池隔膜主要是以聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)為主的微孔聚烯烴隔膜,這類隔膜憑借著較低的成本、良好的機(jī)械性能、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用在鋰電池隔膜中。實(shí)際應(yīng)用中又包括了單層PP或PE隔膜,雙層PE/PP復(fù)合隔膜,雙層PP/PP復(fù)合隔膜,以及三層PP/PE/PP復(fù)合隔膜。聚烯烴復(fù)合隔膜由Celgard公司開發(fā),主要有PP/PE復(fù)合隔膜和PP/PE/PP復(fù)合隔膜,由于PE隔膜柔韌性好,但是熔點(diǎn)低為135℃,閉孔溫度低,而PP隔膜力學(xué)性能好,熔點(diǎn)較高為165℃,將兩者結(jié)合起來使得復(fù)合隔膜具有閉孔溫度低,熔斷溫度高的優(yōu)點(diǎn),在較高溫度下隔膜自行閉孔而不會熔化,且外層PP膜具有抗氧化的作用,因此該類隔膜的循環(huán)性能和安全性能得到一定提升,在動力電池領(lǐng)域應(yīng)用較廣。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
近年來,一方面3C產(chǎn)業(yè)和新能源汽車產(chǎn)業(yè)對于高性能二次電池的強(qiáng)烈需求,推動了隔膜生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展;另一方面,為進(jìn)一步提高鋰離子電池的比能量及安全性,研究人員在傳統(tǒng)的聚烯烴膜基礎(chǔ)上,發(fā)展了眾多新型鋰電隔膜。本文將簡要介紹鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)技術(shù),重點(diǎn)對新型隔膜體系、復(fù)合隔膜等研究成果進(jìn)行綜述,同時對鋰電池今后的技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行了展望。