從學術角度(du)來說,隔(ge)膜(mo)(mo)在(zai)電(dian)池中是(shi)惰性的(de)(de)(de)(de),即隔(ge)膜(mo)(mo)不(bu)是(shi)電(dian)池的(de)(de)(de)(de)必要(yao)(yao)組成部分(fen),而僅僅是(shi)電(dian)池工(gong)業化(hua)生產(chan)的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求。隔(ge)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)首先要(yao)(yao)滿足它(ta)不(bu)能(neng)惡化(hua)電(dian)池的(de)(de)(de)(de)電(dian)化(hua)學性能(neng),主要(yao)(yao)表現在(zai)內阻(zu)上。含電(dian)解液的(de)(de)(de)(de)隔(ge)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)電(dian)阻(zu)率(lv)和(he)電(dian)解液本身的(de)(de)(de)(de)電(dian)阻(zu)率(lv)之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)比(bi)值稱(cheng)為MacMullin數。一般來說,消耗型鋰離子電池的這個數值為接近8,當然這個數值越小越好。通常來說,鋰離子電池隔膜中會有一個透氣率的參數,或者叫Gurley數。這個數是這么定義的,即一定體積的氣體,在一定壓力條件下通過一定面積的隔膜所需要的時間,氣體的體積量一般為50cc,有些公司也會標100cc,最后的結果會差兩倍。面積應該是1平方英寸,壓力差記不太清楚了。這個數值從一定意義上來講,和用此隔膜裝配的電池的內阻成正比,即該數值越大,則內阻越大。然而,對于不同的隔膜,該數字的直接比較沒有任何意義。因為鋰離子電池中的內阻和離子傳導有關,而透氣率和氣體傳到有關,兩種機理是不一樣的。換句話說,單純比較兩種不同隔膜的Gurley數是沒有意義的,因為可能兩種隔膜的微觀結構*不一樣;但同一種隔膜的Gurley數的大小能很好的反應出內阻的大小,因為同一種隔膜相對來說微觀結構是一樣的或可比較的。
為了保證電(dian)(dian)池的(de)(de)內阻不是太大,要求隔(ge)(ge)膜是能夠被(bei)電(dian)(dian)池所用(yong)電(dian)(dian)解(jie)液*浸(jin)(jin)潤(run)。這方(fang)面(mian)(mian)沒有(you)一(yi)個*的(de)(de)檢(jian)測標準。大致可以(yi)(yi)通(tong)過以(yi)(yi)下試驗來判斷:取典(dian)型電(dian)(dian)解(jie)液(如(ru)EC:DMC=1:1,1M LiPF6),滴(di)在(zai)隔(ge)(ge)膜表面(mian)(mian),看是否液滴(di)會迅速消(xiao)失被(bei)隔(ge)(ge)膜吸收,如(ru)果是則說(shuo)明浸(jin)(jin)潤(run)性基本(ben)(ben)滿(man)足(zu)要求。更準確(que)的(de)(de)測試可以(yi)(yi)用(yong)超高時間(jian)分辨的(de)(de)攝像機(ji)記錄從液滴(di)接觸隔(ge)(ge)膜到液滴(di)消(xiao)失的(de)(de)過程,計算(suan)時間(jian),通(tong)過時間(jian)的(de)(de)長短來比較兩種隔(ge)(ge)膜的(de)(de)浸(jin)(jin)潤(run)度。浸(jin)(jin)潤(run)度一(yi)方(fang)面(mian)(mian)個隔(ge)(ge)膜材料(liao)本(ben)(ben)身(shen)相(xiang)關(guan),另(ling)一(yi)方(fang)面(mian)(mian)個隔(ge)(ge)膜的(de)(de)表面(mian)(mian)及內部微觀(guan)結構密切(qie)相(xiang)關(guan)。
換句話說(shuo)就(jiu)是(shi)要求隔膜在電化學反應中是(shi)惰性(xing)的。經(jing)過若干年的工業化檢驗,一般認為目前隔膜用材料PE或PP是滿足化學惰性要求的。
一(yi)般來說,隔(ge)膜為了阻止(zhi)電極(ji)顆(ke)粒的直接(jie)接(jie)觸(chu),很重要的一(yi)點就是防止(zhi)電極(ji)顆(ke)粒直接(jie)通過(guo)隔(ge)膜。目前所使用(yong)的電極(ji)顆(ke)粒一(yi)般在10微米的量級,而所使用的導電添加劑則在10納米的量級,不過很幸運的是一般碳黑顆粒傾向于團聚形成大顆粒。一般來說,亞微米孔徑的隔膜足以阻止電極顆粒的直接通過,當然也不排除有些電極表面處理不好,粉塵較多導致的一些諸如微短路等情況。
這個(ge)參(can)數實際上是(shi)由(you)于電極表面不夠平(ping)整,以及裝配過程中工(gong)藝水平(ping)有(you)限而提(ti)出的(de)(de)一個(ge)要求(qiu),因此要求(qiu)隔膜有(you)相當的(de)(de)穿(chuan)刺(ci)強度(du)。穿(chuan)刺(ci)強度(du)的(de)(de)測試(shi)有(you)工(gong)業標準可遵循,大致(zhi)是(shi)在一定的(de)(de)速度(du)(每分鐘3-5米)下,讓一個沒有銳邊緣的直徑為1mm的針刺向環狀固定的隔膜,為穿透隔膜所施加在針上的最大力就稱為穿刺強度。同樣的,由于測試的時候所用的方法和實際電池中的情況有很大的差別,直接比較兩種隔膜的穿刺強度不是特別合理,但在微結構一定的情況下,相對來說穿刺強度高的,其裝配不良率低。但單純追求高穿刺強度,必然導致隔膜的其他性能下降。
隔膜需要在電池使用的溫度范圍內(-20C~60C)保持熱穩定。一般來說目前隔膜使用的PE或PP材料均可以滿足上述要求。當然還有一個就是(shi)由于電解(jie)液對(dui)水份敏感,大(da)多數廠(chang)家會在注液前(qian)進行80C左右(you)的(de)(de)烘烤(kao),這對(dui)PP/PE隔膜也不會存在太大(da)的(de)(de)問題(ti) 。
內(nei)容由于安(an)全性問題比較嚴重(zhong),目(mu)前鋰離子(zi)電(dian)池用隔(ge)膜(mo)一(yi)般都能(neng)夠提供一(yi)個(ge)附加的(de)功能(neng),就(jiu)是(shi)熱(re)關(guan)閉。一(yi)般我(wo)們將原(yuan)理電(dian)池(兩(liang)平(ping)面(mian)電(dian)極中間夾一(yi)隔(ge)膜(mo),使用通用鋰離子(zi)電(dian)池用電(dian)解液)加熱(re),當內(nei)阻(zu)提高三個(ge)數量級時的(de)溫(wen)度稱為(wei)熱(re)關(guan)閉溫(wen)度。這(zhe)一(yi)特性可(ke)以為(wei)鋰離子(zi)電(dian)池提供一(yi)個(ge)額外的(de)安(an)全保護。實際上關(guan)閉溫(wen)度和材料本身(shen)的(de)熔點密切(qie)相關(guan),如PE為135C附近。當然不同的微結構對熱關閉溫度有一定的影響。但對于小電池,熱關閉機制所起的作用很有限。
鋰電池隔膜水分快速檢測儀用法:
水分測定儀由于(yu)其功(gong)能多(duo),應用行業廣泛,因此每個行業的操(cao)(cao)作(zuo)手(shou)法和檢測方案(an)是不(bu)同(tong)的,但大致可以按照如下操(cao)(cao)作(zuo)流程進行:
1、安裝:打開設備包裝箱,取(qu)出設備,放(fang)置平穩的(de)操作臺面(mian);把(ba)相關的(de)配件放(fang)入設備的(de)既定位(wei)置,連接(jie)電源開機(ji);
2、校(xiao)準:開機后把冠亞水(shui)分(fen)測定儀隨機標配的20克砝碼放到稱量盤上,此時點擊“校準按鍵(jian)",幾秒后自動校準完成。注意:若校準值(zhi)超出誤差,可重新再按以上步驟進行校準,直至達到校準值;
3、測(ce)試:把樣品取樣放入設備中,合上加熱(re)源,點擊屏幕上開始(shi)測(ce)試試鍵;儀(yi)器自動測(ce)試;
4、結束:水分(fen)(fen)測定完成后,儀器自動停(ting)止(zhi)加(jia)熱,水分(fen)(fen)值被鎖定顯(xian)示在液晶屏幕上,記下(xia)水分(fen)(fen)值;等待下(xia)次測試。