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动力锂电池隔膜技术未来的发展? 第1页

  

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隔膜基膜的制备方法有两种:干法(拉伸致孔法)和湿法(相分离法)。

湿法是将高分子和溶剂在高温下的均匀混合物进行相分离(萃取出小分子)形成多孔性膜。

干法是将聚合物从模具口中挤出,以高拉伸比进行拉伸,得到片材,然后高温处理得到高度取向的多层结构,然后进一步拉伸,将结晶界面进行剥离,形成多孔结构。

干法制造简单,孔径分布和孔隙率较难控制,干法隔膜穿刺强度相对较低。湿法较为复杂,但孔分布均一,孔径大小易控制,穿刺强度高。其他优缺点暂不一一列出。

在干法湿法隔膜的基膜上涂上一层氧化铝陶瓷(熔点2000℃左右),叫做陶瓷隔膜,陶瓷隔膜分双面涂和单面涂,相应的就有六种隔膜(干法膜,湿法膜,干法单涂,干法双涂,湿法单涂,湿法双涂)。关于陶瓷膜的存在价值,后面会说。

隔膜基膜主要为PP/PE两种,在120-170℃时隔膜闭孔,阻止(减缓)电池电化学反应,防止进一步热失控。但在极端测试条件下,电池温度远高于这个温度,导致普通隔膜熔化收缩,正负极直接接触,电池起火燃烧。

隔膜的基本作用不提,主要说一下另外一个很重要的作用:安全性。动力电池最新国标中规定电芯在穿刺实验时不起火不爆炸,磷酸铁锂电芯很容易通过穿刺测试(仅仅使用普通隔膜就可以),而三元和钴酸锂就比较难通过(目前貌似暂无厂家通过三元电芯的强检)。三元难以通过穿刺测试跟三元材料本身的特性有关(电压高,高温稳定性差等)。面对三元类材料,需要使用陶瓷类隔膜才能缓解热失控,阻止电池起火燃烧。

隔膜发展前景我认为是重量轻(高重量比能量密度),热稳定高,厚度薄(高体积比能量密度),制造简单,(孔隙率高,耐腐蚀是基本要求,这里不谈。)但是我们所要求的这些优点很多都是相悖的,没有任何材料兼顾所有优点,因此只能看电池的应用领域和侧重点来考虑使用相应特点的隔膜。

国家大力发展电动汽车,电池的能量密度和安全性也亟待提高,隔膜的发展前景我很乐观。

但是国内的电池领域发展很浮躁,缺少耐心和工匠精神,比起材料的革新,我更希望看到行业内人士踏踏实实的耕耘。

个人观点,如有谬误,谢谢指正。

以上。




  

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