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分析 | 隔膜生產(chǎn)工藝及性能介紹

2022-12-14 來(lái)源:全國(guó)能源信息平臺(tái)

1. 鋰電池隔膜的制造工藝可分為干法和濕法兩種;

干法工藝:熔融聚烯烴樹脂;擠出成膜;熱處理以增加片狀結(jié)晶的數(shù)量和大小;精確的拉伸隔膜以形成緊密有序的微孔。在最初的擠出步驟中,聚合物會(huì)形成一排排的片狀結(jié)晶結(jié)構(gòu),通過(guò)擠出和熱處理后,這種無(wú)孔結(jié)構(gòu)具有高度的方向性。在下一個(gè)步驟里,薄膜被拉伸形成微孔,這種微孔結(jié)構(gòu)連續(xù)分布在整個(gè)薄膜的內(nèi)部。單項(xiàng)拉升的隔膜僅在一個(gè)方向上具有較高的強(qiáng)度,而雙向拉伸的隔膜在縱向(MD)和橫向(TD)上都有較高的強(qiáng)度。實(shí)際使用中雙向拉伸的隔膜并沒(méi)有性能上的優(yōu)勢(shì),雙向拉伸的隔膜傾向于在橫向(TD)方向上的收縮,這種高溫下的收縮可能使正負(fù)極短路;隔膜在縱向上必須具有足夠的強(qiáng)度,使其寬度不減小,或者卷繞張力作用下不破裂。

濕法工藝:通常先將液態(tài)烴或者其他一些低分子量的造孔劑和聚烯烴樹脂混合,加熱熔化,擠出成薄片,將薄片縱向(MD)拉伸或者雙向拉伸,然后用揮發(fā)性溶劑將造孔劑萃取出來(lái)。這種工藝可以通過(guò)控制溶液的成分和蒸發(fā)或者減少凝膠和固化過(guò)程中的溶劑,而改變薄膜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。濕法制得的隔膜可以使用超高分子聚乙烯,因此可以提供更好的力學(xué)性能和一定程度的烷化完整性。不足之處在于需要處理大量的溶劑,回收利用困難。

2. 隔膜的透氣率和電阻成正比,電性能良好的隔膜,其透氣率指數(shù)一般較小。透氣率越小,孔隙率越高,曲折系數(shù)越低,相應(yīng)的電阻越小。

3. 聚乙烯為內(nèi)層的隔膜三層隔膜(PP/PE/PP)與單層隔膜相比,體現(xiàn)了更好的抗氧化性,隔膜的氧化會(huì)導(dǎo)致力學(xué)性能降低,最終導(dǎo)致電池的失效。

4. 隔膜應(yīng)與電極形成良好的界面,以保證電解質(zhì)的流動(dòng)順暢。

5. 隔膜電阻的測(cè)量方法是剪一小塊隔膜將其置于兩個(gè)塊狀電極之間,隔膜被電解質(zhì)完全浸潤(rùn),隔膜的電阻是通過(guò)特定頻率下的交流電阻技術(shù)測(cè)定的,所采用的頻率要使隔膜的阻抗等于隔膜的電阻,為了減少測(cè)量誤差,最好是選取多層隔膜進(jìn)行多次測(cè)量,單層的平均電阻也通過(guò)多次測(cè)量獲得。電阻率就算公式如下:

Rs為測(cè)量得到的隔膜內(nèi)阻Ω;A代表電極的面積cm2;l代表隔膜的厚度cm;

電解質(zhì)的電阻率公式:

Re為測(cè)量得到的隔膜電阻Ω

隔膜電阻率與電解質(zhì)電阻率的比值叫做MacMulln值,用Nm表示,表示了隔膜對(duì)電池電阻的貢獻(xiàn)。

6. 孔隙率定義:

隔膜孔隙率測(cè)試公式:

 

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