锂离子电池隔膜及粘结剂基础知识

锂离子电池隔膜及粘结剂基础知识主要内容锂离子电池隔膜简介锂离子电池隔膜生产工艺隔膜市场现状隔膜部分生产设备在锂离子电池中，隔膜的作用主要有两个方面：一方面起到分隔正、负极，防止短路的作用；另一方面，隔膜能够让锂离子通过，形成充放电回路。隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及安全性能。隔膜越薄，孔隙率越高，电池内阻越小，高倍率放电性能越好，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜简介锂离子电池隔膜作用示意图锂离子电池隔膜实物图锂离子电池对隔膜的要求具有电子绝缘性，保证正负极的机械隔离；有一定的孔径和孔隙率，保证低的电阻和高的离子电导率，对锂离子有很好的透过性；耐电解液腐蚀，电化学稳定性好；对电解液的浸润性好并具有足够的吸液保湿能力；具有足够的力学性能，包括穿刺强度、拉伸强度等；空间稳定性和平整性好；热稳定性和自动关断保护性能好。①厚度

对于消耗型锂离子电池（手机、笔记本电脑、数码相机中使用的电池），25微米的隔膜逐渐成为标准。然而，由于人们对便携式产品的使用的日益增长，更薄的隔膜，比如说20微米、18微米、16微米、甚至更薄的隔膜开始大范围的应用。对于动力电池来说，由于装配过程的机械要求，往往需要更厚的隔膜，当然对于动力用大电池，安全性也是非常重要的，而厚一些的隔膜往往同时意味着更好的安全性，EV/HEV使用的是厚度为40微米左右的隔膜。锂离子电池隔膜性能参数②透气率

MacMullin数：含电解液的隔膜的电阻率和电解液本身的电阻率之间的比值。此数值越小越好，消耗型锂离子电池的这个数值为接近8。Gurley数：一定体积的气体，在一定压力条件下通过一定面积的隔膜所需要的时间。与隔膜装配的电池的内阻成正比，即该数值越大，则内阻越大。单纯比较两种不同隔膜的Gurley数是没有意义的，因为可能两种隔膜的微观结构完全不一样；但同一种隔膜的Gurley数的大小能很好的反应出内阻的大小，因为同一种隔膜相对来说微观结构是一样的或可比较的。③浸润度

为保证电池的内阻不是太大，要求隔膜是能够被电池所用电解液完全浸润，这与隔膜材料本身和隔膜的表面及内部微观结构相关。粗略判断：取典型电解液（如EC：DMC=1:1，1MLiPF6），滴在隔膜表面，看是否液滴会迅速消失被隔膜吸收。精确判断：用超高时间分辨的摄像机记录从液滴接触隔膜到液滴消失的过程，计算时间，通过时间的长短来比较两种隔膜的浸润度。

④化学稳定性

要求隔膜在电化学反应中是惰性的，且对强还原、强氧化不活泼，机械强度不衰减，不产生杂质。一般认为，目前隔膜用材料PE或PP可满足化学惰性要求。⑤孔径

防止电极颗粒直接通过隔膜，要求隔膜孔径为μm,小于0.01μm时，锂离子穿透能力太小，大于0.1μm时，电池内部枝晶生成时电池易短路。

目前所使用的电极颗粒一般在10微米的量级，而所使用的导电添加剂则在10纳米的量级，不过很幸运的是一般碳黑颗粒倾向于团聚形成大颗粒。一般来说，亚微米孔径的隔膜足以阻止电极颗粒的直接通过，当然也不排除有些电极表面处理不好，粉尘较多导致的一些诸如微短路等情况。⑥穿战刺强呼度穿刺善强度良：在啊一定羞的速情度（墨每分帐钟3-忽5米）罩下，某让一腥个没慎有锐追边缘副的直偏径为1m袄m的针行刺向证环状好固定速的隔贪膜，阴为穿鞋透隔缩慧膜所旦施加赌在针脚上的岩最大馋力。由于参测试批的时诞候所忽用的然方法粱和实搁际电拥池中误的情龟况有蜂很大敌的差业别，秧直接赖比较繁两种圣隔膜尤的穿膀刺强黎度不劈燕是特告别合家理，样但在摧微结削构一跑定的远情况吐下，津相对股来说雁穿刺弹强度节高的待，其穗装配恨不良通率低桶。但侮单纯票追求睡高穿秋刺强肚度，圾必然蓝导致浙隔膜浓的其睡他性趣能下先降。⑦热份稳定刮性隔膜赵需要剪在电吴池使燥用的气温度西范围炉内（-2仅0℃～60蜓℃）保朵持热移稳定劝。一迈般来传说目旗前隔征膜使罗用的PE或PP材料澡均可搅以满考足上炕述要夜求。通常接，真空若条件稀下，让90℃恒温佣60饼分钟泰，隔膜横向链纵向近收缩加应小章于5滩%。⑧热麦关闭血温度热关饿闭温防度：规将模众拟电乖池（表两平狗面电寇极中尘间夹竟一隔订膜，坚使用坐通用坚锂离苗子电板池用待电解隙液）劳加热咸，当衡内阻在提高卖三个孙数量欧级时格的温瘦度。闭孔景温度鸟：外部凡短路舍或非须正常指大电究流通堆过时宫产生溉的热完量使蓝隔膜腥微孔亡闭塞糕时的挖温度彻。熔融音破裂殖温度明：将隔挤膜加霉热，撇当温杜度超冷过试吧样熔地点使财试样怖发生当破裂监时的缎温度木。⑨孔芦隙率大多耐数锂糊离子次电池姥隔膜尾孔隙责率在30逗%-蛮50水%之间五。孔语隙率贵的大逗小和疫内阻纳有一阻定的表关系设，但泥不同成种隔什膜之湾间的伞空隙针率的疲绝对腐值无港法直近接比貌较。复合吸隔膜此种茎隔膜维有两闷层（PP趣/P宴E）隔氧膜、奏三层(P洪P/呈PE忍/P泼P）隔盆膜。丢三层什膜在搅温度被升高蔽时，挠中部绪的PE在13贯0度熔翠化收量缩造艇成热粮关闭庭，但啊是由虑于外玩部的PP熔化按温度饮为16客0度，冷隔膜汗还可摩以保仿持一低定的扫安全罪性，性因此铺三层历膜也陪较适茎用于挥动力冤电池纽奉。目霜前Ce四lg光ar垃d与UB岭E掌握馅此种输技术填及专希利权攻。隔膜娇性能欺对电肺池性葛能的戴影响国内脖隔膜凯的总尝体水狸平落林后国内零由于王多方佩面技清术上娃的综腾合差崖距，倦不能节达到贤国外针一样吴的精法密控证制。周产品钳差距僵主要叼在于厚度监、强鱼度、彼孔隙淡率等指测标不奇能得须到整洽体兼眼顾，冷且量歼产批党次稳喘定性度较差厚。因此浩研究哲开发聪低成煤本、失制作角工艺堡简单摔、孔疾径尺鬼寸适艺当、晴空隙睛率高蔑、机载械强型度能户满足脱要求絮的微崇孔聚字合物丙隔膜印对于碑提高起电池进性能刮和降赵低电闪池成贝本具多有重趟要的蔬实际保意义锐。隔膜炕市场谱的现屿状全球挂主要办隔膜笔生产蜡企业挨产能抬分布抱（20赚10年）厂商美国Celgard宇部UBE格瑞恩佛山金辉星源材质新时科技产能（Mm2/年）110002000350016001500500根据抢台湾曲工研俱院的租数据夺，预申计到20奔13年隔仗膜需夜求量快可达5.锹63亿平务米，产营值近17亿美鉴元，喉但由粉上面铸的产宽能表机可见舱，隔尾膜的恳产能款远不乒能满塘足市赞场需北求。商品遭化隔厘膜的辟典型柿特征逼参数锂离慈子电殖池粘肠接剂粘接宗剂的脏作用特及性骗能；(1皆)保证调活性庭物质沙制浆再时的缘瑞均匀圣性和怨安全蝴性；(2受)对活摸性物狗质颗恢粒间崇起到址粘接夹作用州；(3粒)将活押性物沃质粘仿接在串集流简体上洞；(4色)保持芳活性亭物质镇间以斗及和价集流筑体间变的粘刑接作阔用；(5旨)有利末于在照碳材箩料(石墨)表面泪上形逼成SE蜜I膜。锂离哪子电里池粘眯接剂对粘躬接剂吵的性正能要妹求；(1宋)在干拨燥和叫除水危过程厚中加知热到13级0—丽18征0℃情况移下能他保持捏热稳匙定性恰；(2沃)能被竞有机沈电解赵液所司润湿某；(3梅)具有呀良好厦的加国工性遣能；(4灶)不易供燃烧摩；(5杆)对电窑解液振中的Li蒙Cl秆O4、Li艳PF因6等以呈及副特产物Li冶OH，Li斑2C绘03等稳诸定；(6挠)具有谣比较齐高的室电子屠离子巨导电慢性；(7察)用量拉少，误价格责低廉宏；锂离释子电句池粘兽接剂以往吵的镍傻镉、绍镍氢咳电池拿，使割用的尾电解念液是驴水溶钞液体昼系，改粘接饥剂可初以使撕用PV到A，CM柔C等水蝴溶性办高分盯子材戚料，患或PT虑FE的水屠分散在乳液梦。锂尾离子去蓄电罩池电扣解液烛是极或性大(因此骄溶解鬼能力炮和溶库胀能百力高)的碳缸酸酯言类有俭机溶叙剂体利系，控粘接门剂必荣须能妖耐碳码酸酯(至少堂是不匠溶解)，而愤且必杰须满撤足上厕述的蜓几点蕉要求沫，特像别是捉必须谜满足换在电拜化学愿环境示中的载稳定炭性，舞在负减极中竭处于你锂的效负电垮位下西不被养还原拨，在铸正极湿中发国生过章充电换等有迹氧产游生的孙情况菊下不紧发生党氧化艇。锂离阶子电尺池粘缸接剂锂离查子电痒池中和的特灰点是畏伴随炭充放跟电过夕程，握锂在语活性愿物质阳中的阀嵌入