鋰電池的結構中,隔膜是關鍵的內層組件之一。鋰離子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。

鋰離子電池隔膜

一、鋰離子電池隔膜的性能

鋰離子電池隔膜位於正極和負極之間,主要作用是將正負極活性物質分隔開,防止兩極因接觸而短路;此外在電化學反應時,能保持必要的電解液,形成離子移動的通道。隔膜材質是不導電的,電池的種類不同,採用的隔膜也不同。對於鋰離子電池,由於電解液為有機溶劑體系,其隔膜要求具有以下性能。

1、在電池體系內,其化學穩定性要好,所用材料能耐有機溶劑。

2、機械強度大,使用壽命長。

3、有機電解液的離子電導率比水溶液體系低,為了減少電阻,電極面積必須盡可能大,因此隔膜必須很薄。

4、當電池體係發生異常時,溫度升高,為防止產生危險,在快速產熱溫度(120~140℃)開始時,熱塑性隔膜發生熔融,微孔關閉,變為絕緣體,防止電解質通過,從而達到遮斷電流的目的。

5、從鋰電池的角度而言,要能被有機電解液充分浸漬,而且在反复充放電過程中能保持高度浸漬。

電池中常用的隔膜材料一般是用纖維素或編織物、合成樹脂制得的多微孔膜。鋰離子電池一般採用高強度、薄膜化的聚烯烴系多孔膜,常用的隔膜有聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)微孔隔膜,以及丙烯與乙烯的共聚物、聚乙烯均聚物等。

二、鋰離子電池隔膜的分類

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(無紡布)、微孔膜、複合膜、隔膜紙、碾壓膜等幾類。聚烯烴材料具有優異的力學性能、化學穩定性和相對廉價的特點,因此聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴微孔膜在鋰電池研究開發初期便被用作鋰電池隔膜。儘管近年來有研究用其他材料製備鋰電池隔膜,如採用相轉化法以聚偏氟乙烯(PVDF)為本體聚合物製備鋰電池隔膜,研究纖維素複合膜作為鋰電池隔膜材料等。然而,至今商品化鋰電池隔膜材料仍主要採用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。