由于具有功率密度高、自放電率低、無記憶效應和放電電壓穩定等優點,鋰離子電池已逐步替代傳統鉛酸蓄電池和 鎘鎳蓄電池,成為動力電池的主要選擇 。隔膜是鋰離子電池的關鍵部件,在電池中起著阻隔正負極電子電導,允許電解液離子自由通過從而實現離子傳導的重要作用,是電池容量、循環能力和安全性能的重要決定因素。
動力電池在大功率輸出性能和安全性方面的需求對鋰電池提出了重大挑戰[3]。在大功率放電過程中,電池局部溫度達到100??左右就可以引起負極固體電解質界面(SEI)保護膜分解并釋放熱量,使電池進一步升溫引發有機電解液等物質的分解和隔膜的融化(Melt??down),導致正負極直接反應甚至爆炸。電池使用過程中遭受穿刺或撞擊也可導致電池電壓瞬時下降。電流劇增產生巨大的熱量導致溫度迅速升高,使電池隔膜經受高溫狀態。此外,電池的過充導致鋰在負極表面沉積形成鋰枝晶也會導致對隔膜的穿刺,動力電池在動態條件下的運行會加劇這一行為,因此,動力鋰基團和加入親水物質的方法來改善這一問題。聚烯烴材料隔膜的另一個更重要問題在于其大功率放電的安全性,這種材料在高溫下尺寸變形比較明顯,而且熔點一般低于170??,當電池局部發熱達到這個溫度時,隔膜就會迅速融化使正負極迅速接觸,出現熱失控行為。
研究表明,采用高熔點纖維增強隔膜或者采用熔點更高的材料制備隔膜可以很好地改善隔膜的熱熔化溫度,從而有效地保障電池安全。 本文針對動力鋰電池性能和安全性對隔膜孔隙率、浸潤性、熱安全溫度等方面的要求,對隔膜的制備改性技術進行了比較詳細的評述,以期為相關領域的研究者提供可借鑒的資料。
鋰電池隔膜的基本制備和隔膜強度、熱尺寸 穩定性的改善 根據結構和組成,鋰離子電池隔膜大致可分為多孔聚合物膜、無紡布隔膜和無機復合膜。多孔聚合物膜根據生產工藝的不同分為干法和濕法兩種,區別主要在于隔膜微孔的成孔機理不同。干法工藝由凝結核造成結晶缺陷或通過工藝控制造成不均勻結晶,然后用機械外力使結晶缺陷處破裂形成微孔。在實際生產中應用較多的是單軸拉伸技術,所生產的隔膜具有扁長的微孔結構。為了提高滲透性和力學性能,也有采取雙軸拉伸技術的,但受其成孔機理的制約,橫向方向上的拉伸比一般不高,薄膜性能存在明顯的各向異性。
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