隔膜對(duì)鋰離子電池的影響

◆對(duì)電壓的影響

隔膜厚度較薄，離子遷移的通道較短，極化現(xiàn)象就會(huì)有一定消弱，鋰離子電池的低溫電壓平臺(tái)相對(duì)就會(huì)較高。隔膜孔洞過(guò)大會(huì)加快鋰離子電池的自放電過(guò)程，從而降低電池的電壓一致性。

◆對(duì)安全性的影響

厚一些的隔膜在鋰離子電池受到外物沖擊的時(shí)候，能夠更好的保障內(nèi)部的正負(fù)極的隔離，所以厚一些的隔膜同時(shí)意味著更好的安全性。

由于鋰離子電池在持續(xù)的使用過(guò)程中溫度會(huì)升高，所以隔膜一般有能夠供應(yīng)一個(gè)熱關(guān)閉的附加功能。當(dāng)鋰離子電池包內(nèi)內(nèi)阻提高三個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí)，隔膜的熱關(guān)閉功能將會(huì)開(kāi)始用途。

◆對(duì)內(nèi)阻的影響

隔膜的透氣率和裝配其的鋰離子電池的內(nèi)阻成正比，即隔膜的透氣率越高，鋰離子電池的內(nèi)阻就會(huì)越大。

隔膜能否被鋰離子電池所用的電解液完全浸潤(rùn)也會(huì)影響電池的內(nèi)阻。電解液的浸潤(rùn)度與隔膜材料本身有關(guān)也與其內(nèi)部的微觀(guān)結(jié)構(gòu)相關(guān)。

隔膜本身既是電子的非良導(dǎo)體，同時(shí)具有電解質(zhì)離子通過(guò)的特性。隔膜材料必須具備良好的化學(xué)、電化學(xué)穩(wěn)定性，良好的力學(xué)性能以及在反復(fù)充放電過(guò)程中對(duì)電解液保持高度浸潤(rùn)性等。隔膜材料與電極之間的界面相容性、隔膜對(duì)電解質(zhì)的保持性均對(duì)鋰離子電池的充放電性能、循環(huán)性能等有著重要影響。

隔膜是鋰離子電池的結(jié)構(gòu)中最關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的重要用途是將正負(fù)極片隔開(kāi)防止電池短路同時(shí)保證充放電時(shí)離子的正常通過(guò)保證電池的正常工作的用途。其性能的好壞直接影響電池的容量、倍率、壽命以及安全等性能。

鋰離子電池常用的隔膜材料有纖維紙或者無(wú)紡布、合成樹(shù)脂制的多孔膜。常見(jiàn)的隔膜有聚丙烯和聚乙烯多孔膜，對(duì)隔膜的基本要求是在電解液中穩(wěn)定高。由于聚乙烯、聚丙烯微孔膜具有較高孔隙率、較低的電阻、較高的抗撕裂強(qiáng)度、較好的抗酸堿能力、良好的彈性及對(duì)非質(zhì)子溶劑的保持性能，故商品化鋰離子電池的隔膜材料重要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。

1、厚度

隔膜厚度的均勻性是一個(gè)特別重要的質(zhì)量指標(biāo)，它直接影響隔膜卷的外觀(guān)質(zhì)量以致內(nèi)在性能，生產(chǎn)過(guò)程中必須嚴(yán)格把控。在自動(dòng)化程度很高的隔膜生產(chǎn)線(xiàn)上，隔膜厚度都是采用精度很高的在線(xiàn)非接觸式測(cè)厚儀及快速反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和控制的。隔膜的厚度均勻性包括縱向厚度均勻性和橫向厚度均勻性，其中橫向厚度均勻性尤為重要，一般均要求控制在±1微米以?xún)?nèi)。

2、孔徑

鋰離子電池隔膜材料本身具有微孔結(jié)構(gòu)，微孔在整個(gè)隔膜材料中的分布應(yīng)當(dāng)均勻。目前所使用的電極顆粒一般在10微米的量級(jí)，孔徑一般在0.03-0.12um。孔徑太小會(huì)新增電阻，孔徑太大容易使正負(fù)極接觸或被枝晶刺穿短路。一般來(lái)說(shuō)，亞微米孔徑的隔膜足以阻止電極顆粒的直接通過(guò)，當(dāng)然也不排除有些電極表面處理不好，粉塵較多導(dǎo)致的一些諸如微短路等情況。

3、孔隙率

孔隙率是單體膜的體積中孔的體積百分率，它與原料樹(shù)脂及膜的密度有關(guān)。孔隙率的大小和內(nèi)阻有一定的關(guān)系，但不同種隔膜之間的空隙率的絕對(duì)值無(wú)法直接比較。現(xiàn)有鋰離子電池隔膜的孔隙率在40%-50%之間。

4、浸潤(rùn)性

為了保證鋰離子電池的內(nèi)阻不是太大，要求隔膜是能夠被電池所用電解液完全浸潤(rùn)。浸潤(rùn)度一方面跟隔膜材料本身相關(guān)，另一方面?zhèn)€隔膜的表面及內(nèi)部微觀(guān)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。較好的浸潤(rùn)性有利于提高隔膜與電解液的親和性，擴(kuò)大隔膜與電解液的接觸面，從而新增離子導(dǎo)電性，提高電池的充放電性能和容量。浸潤(rùn)性可通過(guò)測(cè)定其吸液率和持液率來(lái)衡量。

5、一致性

由于制備工藝的不同，隔膜一致性可能區(qū)別較大。一致性包括閉合溫度等自身特性，以及電鏡下觀(guān)察孔洞的一致性和厚度的一致性等表觀(guān)一致性。隔膜的一致性越高對(duì)其他方面的性能都有好處。