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电池隔膜材料孔径分布

阅读次数:4138    发布时间:2012/7/13 9:19:10

电池隔膜材料孔径分布

标签: 孔隙率,孔径分布,电池隔膜,比表面测试 

隔膜是构成电池的基本材料,置于电池的正负电极之间,有利于提高电池的比容量和比能量,降低电池的内阻。好的电池隔膜对于电子绝缘性、离子导电性、材料的厚度和均匀性、力学强度、耐碱性、透气性以及电化学稳定性都有要求。

电池结构

    电池主要由正极、负极、隔板、电解液四部分构成,隔膜是特殊形式的隔板。在使用隔膜之前,浆糊纸曾用作隔板广泛应用于糊式电池和纸板电池中,当电池工业发展到碱性电池、二次电池之后,以前的浆糊纸已经无法满足电池设计的要求,在多种指标上均占优势的隔膜就成为主要使用的隔板了。

电池隔膜的作用

    电池隔膜是电池结构中*重要的一部分,它作为电池的正负极之间的隔离板,首先它必须具备良好的电绝缘性,其次由于它在电解液中处于浸湿状态,必须具备良好的耐碱性,并且要有良好的透气性等。因此电池制造商在选择隔膜时多选用在较广的温度范围内(-55℃~85℃保持电子稳定性、体积稳定性、和化学稳定性,对电子呈高阻,对离子呈低阻,便于气体扩散的尽量薄的隔离板。

    隔膜孔径分布性能的好坏在很大程度上将影响电池的循环寿命和自放电状况,隔膜孔洞、厚度、阻抗的设计也成为判别电池品质好坏的重要指标。对于镍氢电池,如果隔膜的透气性不好,电池过充时正极产生的氧气可能无法被快速复合掉,造成电池内压升高,当压力升高达到一定值后将从安全阀泄压从而造成电解液的损失;隔膜透气性好将有利于电池的氧复合顺利进行,增加电池的耐过充性能。对于锂电池,如果隔膜的透气性不好,将影响锂离子在正负极之间的传递,继而影响锂电池的充放电。

对于锂离子电池用隔膜孔径分布,基本性能参数如下:

1、厚度:

2、透气率:

3、浸润度:

4、化学稳定性:

5、孔径及分布:一般来说,隔膜为了阻止电极颗粒的直接接触,很重要的一点是防止电极颗粒直接通过隔膜。目前所使用的电极颗粒一般在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炭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、穿刺强度:

7、热稳定性:

8、闭孔温度、破膜温度:

9、孔隙率:目前,锂离子电池用隔膜的空隙率为40%左右。孔径分布,孔隙率的大小和内阻有一定的关系,但不同种隔膜之间的孔隙率的绝对值无法比较

市场情况:

目前隔膜供应商主要为以下几家:

美国:Celgard(三层PP/PE/PP),Entek(单层PE)

荷兰:DSM(单层PE)

德国:Degussa(为无机有机复合膜,较厚,主要适用于动力型大电池)

日本:Asahi,Tonen(单层PE),UBE(三层PP/PE/PP)

此外国内有三到五家在做,但目前产品性能还不尽人意。国内制作的目前主要有以下一些问题:

1、孔隙率不够:

2、厚度不均

3、有针孔

4、均匀度不够

5、强度不够

总结:

理想的电池隔膜孔径分布值应该在100nm左右,但目前国产的电池隔膜孔径值仅在几微米,这就要要求有专业的测试仪器进行相关研究开发,以满足国内市场的空缺。贝士德仪器科技(北京)有限公司专业研发、生产孔径测试仪,孔径分布,比表面积测试,可对0.35-500nm之间的孔径进行精确的测试与分析。详情请登录:www.beishide.com

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