特种隔膜机械设备生产线 ,锂离子电池隔膜还是从隔膜材料和工艺入手来解决其问题:
(1)隔膜材料性能提升。目前通用的PP、PE隔膜,因为原材料的物性限制,隔膜的亲液性能、耐高温性能有明显的局限性,一般而言PP的熔点是165℃左右,PE的熔点是135℃左右。改进隔膜的原材料性能,是提升隔膜性能的一大研究方向。在通用隔膜上加入或者复合具有亲液性能、耐高温性能等特性的材料,从而获得性能更加优异的复合隔膜是隔膜发展的另一方向。目前常用的工艺包括涂覆、浸涂、喷涂、复合等。往隔膜上添加的材料不同,隔膜获得的性能提升也不一样,如对于动力电池可在表面加入氧化铝、氧化锆高温稳定的无机材料涂层。
(2) 隔膜材料种类的多元化。目前商用的锂离子电池隔膜大多为聚烯烃类,而一些综合性能更为优异的聚合物材料逐渐应用于隔膜产品,例如聚偏氟乙烯( PVDF) 聚酰亚胺( PI) 芳纶和纤维素等.
( 3) 隔膜结构形态调控.更小的孔尺寸更高的孔隙率以及内部互通的开孔结构有利于提高锂电池的离子迁移率。非纺织造布技术,包括熔融纺丝、溶液纺丝、静电纺丝等工艺,具有孔隙率高、纳米纤维尺寸小、厚度较均匀等优点,通过工艺的优化基本可以满足锂离子电池隔膜的需求。特别的,静电纺丝法可以通过改变纺丝条件获得形貌可控,孔隙率可调的隔膜,目前已有这方面的研究工作,然而静电纺丝法也存在不足之处,相比于传统多孔膜,静电纺丝膜往往力学性能较差,同时生产效率较低,成本较高。因此如何增强隔膜性能,提高生产效率,减低成本,是未来急需克服的难题。
国内隔膜的总体技术水准落后,动力电池隔膜方面差距更大。国内的产品差距主要在于各项性能指针不能得到整体兼顾,量产批次稳定性较差,不适用于对*性和均一性要求*的产品 (包括动力电池隔膜)。目前使用的动力隔膜主要有高熔点的湿法 PE 膜、PP/PE/PP三层隔膜、有机/无机复合膜,受到技术工艺的限制,国内产品还无法与进口产品抗衡。静电纺丝技术制备隔膜的项目已处于产业化初期,但此技术路线尚未获得市场检验。作为锂电池四大材料之一的隔膜,尽管并不参与电池中的电化学反应,但却是锂电池中关键的内层组件。电池的容量、循环性能和充放电电流密度等关键性能都与隔膜有着直接的关系,隔膜性能的改善对提高锂电池的综合性能起着重要作用。
在锂电池中,隔膜吸收电解液后,可隔离正、负极,以防止短路,但同时还要允许锂离子的传导。而在过度充电或者温度升高时,隔膜还要有高温自闭性能,以阻隔电流传导防止爆炸。不仅如此,锂电池隔膜还要有强度高、防火、耐化学试剂、耐酸碱腐蚀性、生物兼容性好、无毒等特点。理想的隔膜应该对电子有无限大的电阻,而对离子有零电阻。在实际应用中,用作隔膜的高分子电阻率在 10E12 ~ 10E14 Ωcm 量级。而对于混合动力车和纯电动车而言,较低的内部离子电阻显得尤为重要,因为动力电池需要提供高功率。但是,隔膜的存在总是会增加离子电阻。这是由于隔膜有限的孔隙率总是意味着电解液和电极之间有限的接触面积;微孔结构的扭曲性导致了离子电流相对单独使用液态电解液而言有更长的平均路径。通常,厚度较薄的隔膜,高的孔隙率,大的平均孔径尺寸,都可以小化离子电阻,提供高的电池功率。然而,太多的孔隙和薄的厚度都会降低隔膜的力学性能,增加了电池内部短路的风险。实际上,目前大部分使用的隔膜厚度在 20~30 微米之间,具有亚微米尺寸的孔,孔隙率在 40%~70% 之间。