极速赛车手急速赛车:鋰電池隔膜行業深度報告

急速赛车游戏机玩法 www.xwuimu.com.cn  預計到“十三五”末,中國的隔膜將完全取代進口,保守估計出貨量將達到10億平方米以上。

鋰電池隔膜行業深度報告

一、溯源——鋰電池隔膜的技術發展和行業演進

  1、從隔膜的作用看其性能要求

  隔膜性能的優異對鋰離子電池性能有重要作用。在鋰電池的結構中,隔膜是關鍵的內層組件之一。

  隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等,直接影響電池的容量、循環以及安全性能等特性,性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。

  隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來,防止兩極接觸而短路,此外還具有能使電解質離子通過的功能。

  隔膜材質是不導電的,其物理化學性質對電池的性能有很大的影響。

  電池的種類不同,采用的隔膜也不同。對于鋰電池系列,由于電解液為有機溶劑體系,因而需要有耐有機溶劑的隔膜材料,一般采用高強度薄膜化的聚烯烴多孔膜。

鋰電池隔膜在電池中的位置和作用

鋰電池隔膜一般需要滿足如下幾個方面的要求:

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2、透過隔膜的參數理解其物理意義

  理解隔膜的技術指標含義對于判斷隔膜產品的性能優劣具有重要意義,我們接下來試圖將隔膜的主要性能參數指標進行簡單的介紹,以助于直觀地理解隔膜產品的優劣。

 (1)厚度——需要在容量和安全性之間尋找平衡

  直觀地來看,在同樣大小的電池中,隔膜厚度越厚,能卷繞的層數就越少,相應容量也就會降低;但是另一方面,較厚的產品,抵抗穿刺的性能會稍高,安全性會高一些,同時同樣孔隙率的情況下,越厚的產品,其透氣率會稍差,使得電池的內阻會高一點。

  總體來講隔膜的厚度直接影響電池的安全性、容量和內阻等指標,目前常用的隔膜厚度一般為9~32um。

  (2)孔徑——在通透性和阻隔性之間尋找平衡

  鋰電池隔膜上面要求有微孔,便于鋰離子通過。

  從現有的工藝水平來看,濕法隔膜的孔徑在0.01~0.1um,干法隔膜的孔徑在0.1~0.3um,孔徑的大小決定隔膜的透氣率,但是過大的孔徑有可能導致隔膜穿孔形成電池微短路。

  總體來看,隔膜的孔徑直接影響電池的內阻和短路率。

  (3)透氣率——影響鋰電池的內阻

  從定義來看,透氣率又叫Gurley數,反映隔膜的透過能力。即一定體積的氣體,在一定壓力條件下通過1平方英寸面積的隔膜所需要的時間。常用的氣體體積量一般為50ml或者100ml。

  (4)吸液率——衡量隔膜對電解液的浸潤程度,影響鋰電池的內阻和容量

  直觀來看,為了保證電池的內阻不是太大,要求隔膜是能夠被電池所用電解液完全浸潤,但是目前這方面沒有一個公認的檢測標準。

  當前市場上通用的衡量標準是:取一定面積的隔膜完全浸泡在電解液中,看隔膜吸收電解液的重量(常用單位是g/m2),同樣厚度的隔膜,吸收的重量越大,浸潤效果越好。

  (5)穿刺強度——反映隔膜抗外力穿刺的能力,影響電池的短路率和安全性

  電池生產和使用中都有可能產生外力穿刺。一般對產品都會做穿刺實驗驗證隔膜的可靠性,對于濕法工藝一般要求穿刺強度大于300g/20um。

  (6)熱收縮率——反映隔膜高溫環境下的尺寸穩定性

  一方面,隔膜需要在電池使用的溫度范圍內(-20~60℃)保持尺寸穩定;另一方面,在電池生產過程中由于電解液對水份非常敏感,大多數廠家會在注液前進行85℃左右的烘烤,要求在這個溫度下隔膜的尺寸也應該穩定,否則會造成電池在烘烤時,隔膜收縮過大,極片外露造成短路。

  以濕法隔膜為例,一般要求90℃條件下加熱2小時條件下,縱向<5.0%,橫向<3.0%。

  (7)閉孔溫度、破膜溫度——反映隔膜耐熱性能和熱安全性能的最重要參數

  閉孔溫度是指達到這一溫度后,隔膜能夠在熱作用下關閉孔隙,從而在電池內部形成斷路,防止電池內部溫度由于內部電流過大進一步上升,造成安全隱患。

  破膜溫度是造成電池破壞的極限溫度,在此溫度下,隔膜完全融化收縮,電極內部短路產生高溫直至電池解體或爆炸。

  (8)孔隙率——反映隔膜內部的微孔數量,影響電池內阻

  孔隙率是材料中孔隙體積占總體積的比例,反映隔膜內部微孔體積占比多少??紫堵實拇笮∮跋斕緋氐哪謐?,但不同種隔膜之間的空隙率的絕對值無法直接比較。

  孔隙率較大便于鋰離子通過,但是孔隙率過大則影響機械強度和閉孔性能。目前商用隔膜孔隙率一般在40%~60%之間。

  3、鋰電池隔膜的生產工藝對比

  目前市場上主流的鋰電池隔膜生產工藝包括兩種技術流派,即干法(熔融拉升工藝)和濕法(熱致相分離工藝),其中干法工藝又可細分為干法單向拉伸工藝和干法雙向拉伸工藝。

  兩種方法都包括至少一個取向步驟使薄膜產生空隙并提高拉升強度。

  干法的制備原理是先將高聚物原料熔融,之后高聚物熔體擠出時在拉伸應力下結晶,形成垂直于擠出方向而又平行排列的片晶結構,并經過熱處理得到硬彈性材料。具有硬彈性的聚合物膜經過拉伸環節之后發生片晶之間的分離而形成狹縫狀微孔,再經過熱定型制得微孔膜。

  該工藝對過程精密控制要求高,尤其是拉伸溫度高于聚合物的玻璃化溫度而低于聚合物的結晶溫度。

  目前主要包括干法單向拉伸和雙向拉伸工藝。

  干法工藝的主要難點在于過程控制精度要求嚴格,孔隙率控制較難把握。


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