18650锂电池隔膜性能要求有哪些?

发布时间:2021-08-30     浏览量:74

18650锂电池隔膜性能要求有哪些?

主要有厚度、透气率、浸润度、化学稳定性、孔径、穿刺强度、热稳定性、热关闭温度、孔隙率。这些因素好坏直接影响锂电池产品的好坏。18650锂电池的隔膜主要起到两个作用:

1:绝缘层, 可以有效的防止正负电极相接触而导致内部短路

2.:半透层, 主要在18650锂电池这类液体电池中, 可组织体积较大的分子通过而只允许小体积的带电离子通过 ,这样可提高正负电极附近的浓度差, 有利于锂离子的扩散, 从而提高锂电池的存储效率。

18650锂电池隔膜性能要求:


1、厚度

容量型18650锂电池,25微米的隔膜逐渐成为标准,但现在便携式产品的使用的日益增长需要更轻容量越大,更薄的隔膜,比如说20微米、18微米、16微米、甚至更薄的隔膜开始大范围的应用。但倍率电池来说,由于装配过程的机械要求需要更厚的隔膜且安全性也是非常重要的,隔膜较厚锂电池安全性能更好。


2、透气率
MacMullin数:含电解液的隔膜的电阻率和电解液本身的电阻率之间的比值。此数值越小越好,容量型18650锂电池的这个数值为接近8。

Gurley数:一定体积的气体在一定压力条件下通过一定面积的隔膜所需要的时间,与隔膜装配的电池的内阻成正比,即该数值越大,则内阻越大。如只比较不同隔膜的Gurley数是没多大意义的,因为隔膜的微观结构完全不一样;但同一种隔膜的Gurley 数的大小能很好的反应出内阻的大小,因为同一种隔膜相对来说微观结构是一样的或可比较的。


3、浸润度
为了锂电池的内阻降到更低,要求隔膜是能够被锂电池所用电解液完全浸润,这与隔膜材料本身和隔膜的表面及内部微观结构相关。
判断方法A:取典型电解液(如EC:DMC=1:1,1M LiPF),滴在隔膜表面,看是否液滴会迅速消失被隔膜吸收。

判断方法B:用摄像机记录从液滴接触隔膜到液滴消失的过程计算时间,通过时间的长短来比较两种隔膜的浸润度。


4、化学稳定性
要求隔膜在电化学反应中是惰性的,且对强还原、强氧化不活泼,机械强度不衰减,不产生杂质。一般认为,目前隔膜用材料PE或PP可满足化学惰性要求。


5、隔膜孔径
防止电极颗粒直接通过隔膜,要求隔膜孔径为0.01-0.1um,小于0.01um时,锂离子穿透


能力太小,大于0.1um时,电池内部枝晶生成时电池易短路。电极颗粒一般在10微米的量级,而所使用的导电添加剂则在10纳米的量级,不过很幸运的是一般碳黑颗粒倾向于团聚形成大颗粒。一般来说,亚微米孔径的隔膜足以阻止电极颗粒的直接通过,当然也不排除有些电极表面处理不好,粉尘较多导致的一些诸如微短路等情况。


6、隔膜穿刺强度
穿刺强度:在一定的速度(每分钟3-5米)下,让一个没有锐边缘的直径为1mm的针刺向环状固定的隔膜,为穿透隔膜所施加在针上的最大力。由于测试的时候所用的方法在实际电池中的情况有很大的差别,直接比较两种隔膜的穿刺强度不是特别合理,但在微结构一定的情况下,相对来说穿刺强度高的,其装配不良率低。但单纯追求高穿刺强度,必然导致隔膜的其他性能下降。


7、热稳定性
隔膜需要在电池使用的温度范围内(-20℃~60℃)保持热稳定。一般来说目前隔膜使用的PE或PP材料均可以满足上述要求。通常,真空条件下,90℃恒温60分钟,隔膜横向纵向收缩应小于5%。


8、隔膜热关闭温度

将模拟电池加热,当内阻提高三个数量级时的温度;闭孔温度:外部短路或非正常大电流通过时产生的热量使隔膜微孔闭塞时的温度。熔融破裂温度:将隔膜加热,当温度超过试样熔点使试样发生破裂时的温度。


9、隔膜孔隙率
大多数锂离子电池隔膜孔隙率在30%-50%之间。孔隙率的大小和内阻有一定的关系,但不同种隔膜之间的空隙率的绝对值无法直接比较。18650锂电池隔膜性能要求主要就是以上几点,仅供参考!

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