锂离子电池隔膜培训

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1、锂离子电池隔膜Clever-J-201808041隔膜基础知识2隔膜的性能指标3隔膜的分类主要内容隔膜的生产流程4锂离子电池，由正极材料、负极材料、隔膜、电解液四个主要部分组成。其中，隔膜是一种具有微孔结构的薄膜，是锂离子电池产业链中最具技术壁垒的关键内层组件，在锂电池中起到如下两个主要作用：a、隔开锂电池的正、负极，防止正、负极接触形成短路；b、薄膜中的微孔能够让锂离子通过，形成充放电回路。Fig.1.Schematicillustrationofatypicallithium-ionbattery.隔膜基础知识隔膜基础知识高性能锂电池需要隔膜具有厚度

2、均匀性以及优良的力学性能（包括拉伸强度和抗穿刺强度）、透气性能、理化性能（包括润湿性、化学稳定性、热稳定性、安全性）。隔膜的优异与否直接影响锂电池的容量、循环能力以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。锂电池隔膜具有的诸多特性以及其性能指标的难以兼顾决定了其生产工艺技术壁垒高、研发难度大。隔膜生产工艺包括原材料配方和快速配方调整、微孔制备技术、成套设备自主设计等诸多工艺。其中，微孔制备技术是锂电池隔膜制备工艺的核心，根据微孔成孔机理的区别可以将隔膜工艺分为干法与湿法两种。隔膜基础知识锂离子电池对隔膜的要求包括：（1）具有电子

3、绝缘性，保证正负极的机械隔离；（2）有一定的孔径和孔隙率，保证低的电阻和高的离子电导率，对锂离子有很好的透过性；（3）耐电解液腐蚀，有足够的化学和电化学稳定性，这是由于电解质的溶剂为强极性的有机化合物；（4）具有良好的电解液的浸润性，并且吸液保湿能力强；（5）力学稳定性高，包括穿刺强度、拉伸强度等，但厚度尽可能小；（6）空间稳定性和平整性好；（7）热稳定性和自动关断保护性能好；（8）受热收缩率小，否则会引起短路，引发电池热失控。除此之外，动力电池通常采用复合膜，对隔膜的要求更高。隔膜种类(Separatorclassification）隔膜性能指标(Pe

4、rformanceindex)红外光谱可用于确定隔膜的化学组成，例如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚酰亚胺（PI）等，通过了解隔膜的化学组成可初步定性判定隔膜的熔断温度、闭孔特性、电化学稳定性等基本特性。1.红外光谱扫描电子显微镜可直观的观察到隔膜的孔形貌、造孔均匀性及制备工艺，扫描电镜可反映出隔膜的造孔不均、拉伸断裂、涂覆不均等问题。2.扫描电子显微镜（SEM）干法单拉隔膜干法双拉隔膜湿法隔膜厚度是锂电池隔膜最基本特性之一。厚度与内阻有关，越薄内阻越小，从而实现大功率充放电。而厚一些的隔膜意味着更好的安全性。厚度弯曲度主要指隔膜分切后产生的弧形，弧形

5、明显时会造成叠片不齐，卷绕时产生涡状，造成极片外露进而短路。将隔膜条平铺于桌面上，与钢板尺边缘进行平行度的对比，可以得到隔膜的弧度。弯曲度3.厚度和弯曲度透气度反映隔膜的透过能力，一般采用Gurley法进行测定，即一定体积的气体，在一定压力条件下通过给定面积的隔膜所需要的时间。与电池内阻成正比，数值越大，内阻越大。4.透气度方法A：使垂直通过试样的气流稳定在一个恒定的流量，测定在该条件下试样两侧所形成的压差，计算空气流通阻力等参数。方法B：通过调节使试样两侧形成一个恒定的压差，测定一定时间内垂直通过试样给定面积的气流流量，计算透气率等参数。隔膜孔隙率的定

6、义是空隙的体积占整个体积的比例，微孔材料中常见的孔通常包含通孔、盲孔、闭孔3种结构。目前孔隙率的测试方法主要有吸液法、计算法和测试法。5.孔隙率5.孔隙率吸液法是将隔膜浸入已知密度的溶剂中，通过测量隔膜浸润前后的质量差计算出隔膜被液体占据的空隙体积作为隔膜的孔隙率，其计算公式如下：选用的溶剂需与隔膜有较好的浸润性，通常采用十六烷、正丁醇等。该方法测试的是隔膜中通孔与盲孔的体积，在操作过程中会因为溶剂的挥发、隔膜表面溶剂的残留等原因造成误差较大，所得数据平行性较差，结果不易比较。计算法是目前隔膜厂家广泛使用的方法，通常是通过骨架密度、基体重量、材料尺寸等计

7、算出来，其计算公式为：其中样品密度可采用已知原材的密度、真密度仪测量或注塑方法测量的结果。若用原材或注塑方法测试，得到的结果是包含通孔、盲孔与闭孔的，若采用真密度仪测试，其测量原理为气体置换法，测得的结果不包含内部空隙，因此所得结果应为通孔与盲孔的孔隙率。5.孔隙率测试法是通过毛细管流动分析仪或压汞仪测试得到。仪器测试法得到的结果与测试原理、实验条件的选择密切相关，且孔隙率为仪器根据孔径分布测量情况的计算结果。5.孔隙率毛细管流动分析仪是通过泡点法即采用惰性气体冲破已润湿的隔膜，测量气体流出的压力值，通过计算得到孔径参数；压汞仪是采用压汞法即测量汞压入孔

8、所施压力计算出孔径参数。目前对浸润性的测试主要有目测法和用接触角仪进行接触角的测