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行業新聞

新型鋰電池隔膜材料和隔膜發展趨勢

來源:存能電氣  日期:2019-07-01 14:31  瀏覽量:

  新型鋰電池隔膜材料和隔膜發展趨勢。根據不同的物理、化學特性,鋰電池隔膜材料可以分為:織造膜、非織造膜、微孔膜、復合膜、隔膜紙、碾壓膜等幾類。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。

  鐵鋰電池隔膜材料發展趨勢

  國內鐵鋰電池隔膜企業起步較晚,但專利成果產出多于大專院?;蚩蒲性核?。鋰電池隔膜材料種類將朝著多元化的方向發展,不僅僅局限于聚乙烯和聚丙烯類。隔膜結構形態調控正在研發中,但目前要克服生產率低,成本高的劣勢。未來隔膜材料復合化也是性能提升的重要手段。

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  隔膜材料種類多元化、復合化和結構形態調控是發展趨勢

  通過專利統計分析可以發現,雖然已經產業化的鋰電池隔膜材料多為聚乙烯和聚丙烯類,但是一些性能更加優異的聚合物材料也逐漸在實驗室中研發出來,如偏氟乙烯(PVDF)、聚酰亞胺(PI)、芳綸和纖維素等,隔膜材料的種類會朝著多元化的方向發展。

  目前的研究工作已經聚焦在靜電紡絲法,其特點是改變紡絲條件可對隔膜的形貌和孔隙率進行調控,從而獲得更小的孔尺寸、更高的孔隙率和內部互通的開孔結構,這都有利于提高離子遷移率??墒谴朔椒ǖ娜秉c是生產效率低,成本高。但針對鋰電池隔膜的結構形態調控還會不斷優化進步。

  另外,復合化也是鐵鋰電池隔膜材料性能提升的一個重要手段,單一的隔膜材料可能熱穩定性差,機械強度不高,但是通過多層復合或添加無機顆粒都能改善這些性能的不足,還可以針對隔膜材料表面改性提高吸液率,降低內阻。

  新型鋰電池隔膜材料有哪些?

  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鋰電池的安全性能。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。

  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%。

  以上就是新型鋰電池隔膜材料和隔膜發展趨勢,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。

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