鉅大LARGE | 點擊量：333次 | 2022年12月07日
鋰電池隔膜新型材料
高孔隙率、高熱阻、高熔點、高強度、對電解液具有良好浸潤性是今后鋰電池隔膜材料的發展方向。那么，在技術發展領域，除了聚烯烴隔膜還有哪些新型隔膜材料?
研究者們在傳統聚烯烴隔膜的基礎上發展了各種四種新型鋰電池隔膜材料。
材料一：PMIA
PMIA是一種芳香族聚酰胺，在其骨架上有元苯酰胺型支鏈，具有高達400℃的熱阻，由于其阻燃性能高，應用此材料的隔膜能提高電池的安全性能。
此外，由于羰基基團的極性相對較高，使得隔膜在電解液中具有較高的潤濕性，從而提高了隔膜的電化學性質。使其具備商業化的前景。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
材料二：PET
聚對苯二甲酸乙二酯(PET)是一種機械性能、熱力學性能、電絕緣性能均優異的材料。
PET類隔膜最具代表性的產品是德國Degussa公司開發的以PET隔膜為基底，陶瓷顆粒涂覆的復合膜，其表現出優異的耐熱性能，閉孔溫度高達220℃。
靜電紡絲PET隔膜熔點遠高于PE膜，為255℃，最大拉伸強度為12Mpa，孔隙率達到89%，吸液率達到500%，遠高于市場上的Celgard隔膜，離子電導率達到2.27×10-3Scm-1，且循環性能也較Celgard隔膜優異，電池循環50圈后PET隔膜多孔纖維結構依然保持穩定。
材料三：PBO
新型高分子材料PBO(聚對苯撐苯并二唑)是一種具有優異力學性能、熱穩定性、阻燃性的有機纖維。其基體是一種線性鏈狀結構聚合物，在650℃以下不分解，具有超高強度和模量，是理想的耐熱和耐沖擊纖維材料。
由于PBO纖維表面極為光滑，物理化學惰性極強，因此纖維形貌較難改變。PBO纖維只溶于100%的濃硫酸、甲基磺酸、氟磺酸等，經過強酸刻蝕后的PBO纖維上的原纖會從主干上剝離脫落的，形成分絲形貌，提高了比表面積和界面粘結強度。
材料四：PI
聚酰亞胺(PI)同樣是綜合性能良好的聚合物之一，具有優異的熱穩定性、較高的孔隙率，和較好的耐高溫性能，可以在-200~300℃下長期使用。
由于PI極性強，對電解液潤濕性好，所制造的隔膜表現出極佳的吸液率。靜電紡絲制造的PI隔膜相比于Celgard隔膜具有較低的阻抗和較高的倍率性能，0.2C充放電100圈后容量保持率依然為100%。
小結
為了提高鋰電池的安全性，保證電池的安全平穩運行，電池隔膜必須滿足以下幾個條件：
1.化學穩定性：
不與電解質、電極材料發生反應;
2.浸潤性：
與電解質易于浸潤且不伸長、不收縮;
3.熱穩定性：
耐受高溫，具有較高的熔斷隔離性;
4.機械強度：
拉伸強度好，保證自動卷繞時強度和寬度不變;
5.孔隙率：
較高的孔隙率以滿足離子導電的需求;
鋰電池隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環以及安全性能等特性，性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。
此外，鋰離子電池安全性問題是個復雜的綜合性問題。電池安全性最大的隱患是電池隨機發生的內短路，產生現場失效，引發熱失控。
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