鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:3375次 | 2020年10月27日
生產(chǎn)鋰離子電池隔膜的原材料有什么你了解嗎
①聚對(duì)苯二甲酸乙二酯
聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)是一種機(jī)械性能、熱力學(xué)性能、電絕緣性能均優(yōu)異的材料。PET類隔膜最具代表性的產(chǎn)品是德國(guó)Degussa公司開(kāi)發(fā)的以PET隔膜為基底,陶瓷顆粒涂覆的復(fù)合膜,其表現(xiàn)出優(yōu)異的耐熱性能,閉孔溫度高達(dá)220℃。
靜電紡絲PET隔膜熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于PE膜,為255℃,最大拉伸強(qiáng)度為12Mpa,孔隙率達(dá)到89%,吸液率達(dá)到500%,遠(yuǎn)高于市場(chǎng)上的Celgard隔膜,離子電導(dǎo)率達(dá)到2.27×10-3Scm-1,且循環(huán)性能也較Celgard隔膜優(yōu)異,電池循環(huán)50圈后PET隔膜多孔纖維結(jié)構(gòu)依然保持穩(wěn)定。
②聚酰亞胺
聚酰亞胺(PI)同樣是綜合性能良好的聚合物之一,具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、較高的孔隙率,和較好的耐高溫性能,可以在-200~300℃下長(zhǎng)期使用。Miao等用靜電紡絲法制造了PI納米纖維隔膜,該隔膜降解溫度為500℃,比傳統(tǒng)Celgard隔膜高200℃,在150℃高溫條件下不會(huì)發(fā)生老化和熱收縮。
其次,由于PI極性強(qiáng),對(duì)電解液潤(rùn)濕性好,所制造的隔膜表現(xiàn)出最佳的吸液率。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%。
③間位芳綸
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(dá)400℃的熱阻,由于其阻燃性能高,應(yīng)用此材料的隔膜能提高鋰離子電池的安全性能。此外,由于羰基基團(tuán)的極性相對(duì)較高,使得隔膜在電解液中具有較高的潤(rùn)濕性,從而提高了隔膜的電化學(xué)性質(zhì)。
一般而言,PMIA隔膜是通過(guò)非紡織的方法制造,如靜電紡絲法,但是由于非紡織隔膜自身存在的問(wèn)題,如孔徑較大會(huì)導(dǎo)致自放電,從而影響鋰離子電池的安全性能和電化學(xué)表現(xiàn),在一定程度上限制了非紡織隔膜的應(yīng)用,而相轉(zhuǎn)化法由于其通用性和可控制性,使其具備商業(yè)化的前景。
④聚對(duì)苯撐苯并二唑
新型高分子材料PBO(聚對(duì)苯撐苯并二唑)是一種具有優(yōu)異力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、阻燃性的有機(jī)纖維。其基體是一種線性鏈狀結(jié)構(gòu)聚合物,在650℃以下不分解,具有超高強(qiáng)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(xué)惰性極強(qiáng),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(jīng)過(guò)強(qiáng)酸刻蝕后的PBO纖維上的原纖會(huì)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(jié)強(qiáng)度。
為了提高鋰離子電池的安全性,保證電池的安全平穩(wěn)運(yùn)行,隔膜必須滿足以下幾個(gè)條件:
1.化學(xué)穩(wěn)定性:不與電解質(zhì)、電極材料發(fā)生反應(yīng);
2.浸潤(rùn)性:與電解質(zhì)易于浸潤(rùn)且不伸長(zhǎng)、不收縮;
3.熱穩(wěn)定性:耐受高溫,具有較高的熔斷隔離性;
4.機(jī)械強(qiáng)度:拉伸強(qiáng)度好,以保證自動(dòng)卷繞時(shí)的強(qiáng)度和寬度不變;
5.孔隙率:較高的孔隙率以滿足離子導(dǎo)電的需求。