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无纺布型锂离子电池隔膜的研究进展

无纺布型锂离子电池隔膜的研究进展

锂离子电池因为具有高比能量,长循环寿命、无记忆效应等优点近年来行到飞速发展、但锂离子电池的**性一直是制约其发展的关键的关键问题。隔膜正是关乎锂离子电池**性的关键组成隔膜是具有多孔结构的电绝缘性薄膜,主要作用是隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过,同过能够让离子(电解质液中)在正负极间自由通过。其几天能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环性能等特性。因此隔膜需具有高的离子通过率,良好的机械性能和耐溶济(电解性)的性质。

目前,锂电池隔膜的材料主要为多孔的聚合物薄膜如聚丙烯(PP)、聚丙烯/PP/PE/PP)膜以无纺布如玻璃纤维无纺布、合成纤维无纺布、陶瓷纤维等两大类。隔膜 材料*主要的生产厂家包括(Ceglard,Tonen,Ube,Asashi,Binzer,MISUBISHI,Daramic)等。聚烯烃薄膜作为锂电池材料技术相对成熟,目前商品化的锂离子电池隔膜主要属于此类。该材料的局限性在于:耐温性能有限通常低于150使得锂电池的**性降低:为进一步提高锂离子电池比能量,需要降低薄膜的厚度,这就使得二维孔结构的薄膜拜的吸液率降低,同时影响**性。上世纪90年代后,开始出现了关于锂离子电池隔膜材料的相关**报道。

为了进一步提高锂离子电池**性,以及大功率快速冲放电的锂离子电池技术的民展,以无纺布为基材制造隔膜拜的技术正在引起人们的关注,无纺布在镍氢、镍镉电池隔膜中应用较为广泛,近年来有越来越多的美国和日本**报道其在锂离子电池隔膜领域的应用,目前国内对于该项领域的研究尚处于起步阶段。

  无纺布型号锂离子电池隔膜的结构与性能

无纺布型的锂离子电池隔膜与聚烯烃薄膜型号的隔膜相比,它的结构特点是呈现三维孔的结构。

有研究者认为,该结构可有效避免因为针孔造成的短路现象,并有效提高保液率。透气率、孔隙率、孔径分布、厚度、电化学稳定性、机械强度、电导率以及热闭合温度是隔膜材料的主要性能参数。GaneshVENUGOPAL等的研究给出上述参数的主要测试表征方法。其中透气率主要通过Gurley数的测量表征,其与*大孔径有一定对应关系。孔径分布的测试方法则主要通过PMI的测量技术。

但**性和均匀性的表征缺乏相关表征手段,目前主要通过制备成电池的循环性能、**性能等测试技术表征。一般薄膜型隔膜的孔隙率在40%左右,而无纺布型号的隔膜的孔可达到60%以一贼心不死于其结构上的特点,在保液率等到性能方面更具优势,这在一些研究者的研究工作中得以证实,如**JP2003-123728中日本的王子制纸公司制备的湿法无纺布成形的PET隔膜材料,相比较于CelgardPP薄膜,表现出更好的保液率和内部短路率。