新型锂电池隔膜材料有哪些
目前常见的新型锂电池隔膜材料有:陶瓷涂覆隔膜、三层复合隔膜、聚酰亚胺隔膜、PMIA隔膜、PET隔膜、PBO隔膜、PI隔膜等。
1、陶瓷涂覆隔膜
为了解决传统锂离子电池隔膜耐高温性差的问题,人们想出了一个办法,在隔膜表面涂覆单层或双层高纯氧化铝陶瓷材料,从而提高耐高温性。大部分隔膜厂家都有涂覆生产线。
涂层厚度:一般单层涂覆2-4um,如:2 16um、4 12陶瓷隔膜,或双层涂覆各2um,如:2 12 2um。
PVDF涂覆:涂覆PVDF改善隔膜浸润性,并增强和正负极的粘结性。
2、三层复合隔膜
稰P隔膜具有较高的闭孔温度和熔断温度,稰E隔膜具有较低的闭孔和熔断温度温度,考虑到安全性能,锂离于电池隔膜通常要求具有较低的闭孔温度和较高的熔断温度,因此,就需要将PE隔膜和PP隔膜结合起来,生产出PP/PE/PP三层复合隔膜。其中,PE隔膜起到熔断保险丝的作用,为电池提供了更好的安全防护。
生产工艺:三层共挤、三层复合。
3、聚酰亚胺隔膜
特点就是耐高温性好,显著提高电池安全性;吸液和保液性好,电池循环性能有效提高;孔隙率高,使电池内阻小,能量转化率高。
生产工艺:静电纺丝法、相分离法。
4、PMIA隔膜
PMIA是一种芳香族聚酰胺,在其骨架上有元苯酰胺型支链,具有高达400℃的热阻,由于其阻燃性能高,应用此材料的隔膜能提高锂电池的安全性能。此外,由于羰基基团的极性相对较高,使得隔膜在电解液中具有较高的润湿性,从而提高了隔膜的电化学性质。使其具备商业化的前景。
5、PET隔膜
聚对苯二甲酸乙二酯(PET)是一种机械性能、热力学性能、电绝缘性能均优异的材料。PET类隔膜最具代表性的产品是德国Degussa公司开发的以PET隔膜为基底,陶瓷颗粒涂覆的复合膜,其表现出优异的耐热性能,闭孔温度高达220℃。
静电纺丝PET隔膜熔点远高于PE膜,为255℃,最大拉伸强度为12Mpa,孔隙率达到89%,吸液率达到500%,远高于市场上的Celgard隔膜,离子电导率达到2.27×10-3Scm-1,且循环性能也较Celgard隔膜优异,电池循环50圈后PET隔膜多孔纤维结构依然保持稳定。
6、PBO隔膜
新型高分子材料PBO是一种具有优异力学性能、热稳定性、阻燃性的有机纤维。其基体是一种线性链状结构聚合物,在650℃以下不分解,具有超高强度和模量,是理想的耐热和耐冲击纤维材料。
由于PBO纤维表面极为光滑,物理化学惰性极强,因此纤维形貌较难改变。PBO纤维只溶于100%的浓硫酸、甲基磺酸、氟磺酸等,经过强酸刻蚀后的PBO纤维上的原纤会从主干上剥离脱落的,形成分丝形貌,提高了比表面积和界面粘结强度。
7、PI隔膜
聚酰亚胺(PI)同样是综合性能良好的聚合物之一,具有优异的热稳定性、较高的孔隙率,和较好的耐高温性能,可以在-200~300℃下长期使用。由于PI极性强,对电解液润湿性好,所制造的锂电池隔膜表现出极佳的吸液率。静电纺丝制造的PI隔膜相比于Celgard隔膜具有较低的阻抗和较高的倍率性能,0.2C充放电100圈后容量保持率依然为100%。