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电池薄膜的重要性

jwgbbet

2011/09/15

表界面物性测试

隔膜是构成电池的基本材料之一，置于电池的正负电极之间，有利于提高电池的比容量和比能量，降低电池的内阻。好的电池隔膜对于电子绝缘性、离子导电性、材料的厚度和均匀性、力学强度、耐碱性、透气性以及电化学稳定性都有要求。

电池结构

电池主要由正极、负极、隔板、电解液四部分构成，隔膜是特殊形式的隔板。在使用隔膜之前，浆糊纸曾用作隔板广泛应用于糊式电池和纸板电池中，当电池工业发展到碱性电池、二次电池之后，以前的浆糊纸已经无法满足电池设计的要求，在多种指标上均占优势的隔膜就成为主要使用的隔板了。

电池隔膜的作用

电池隔膜是电池结构中最重要的一部分，它作为电池的正负极之间的隔离板，首先它必须具备良好的电绝缘性，其次由于它在电解液中处于浸湿状态，必须具备良好的耐碱性，并且要有良好的透气性等。因此电池制造商在选择隔膜时多选用在较广的温度范围内（-55℃～85℃）保持电子稳定性、体积稳定性、和化学稳定性，对电子呈高阻，对离子呈低阻，便于气体扩散的尽量薄的隔离板。

隔膜性能的好坏在很大程度上将影响电池的循环寿命和自放电状况，隔膜孔洞、厚度、阻抗的设计也成为判别电池品质好坏的重要指标。对于镍氢电池，如果隔膜的透气性不好，电池过充时正极产生的氧气可能无法被快速复合掉，造成电池内压升高，当压力升高达到一定值后将从安全阀泄压从而造成电解液的损失；隔膜透气性好将有利于电池的氧复合顺利进行，增加电池的耐过充性能。对于锂电池，如果隔膜的透气性不好，将影响锂离子在正负极之间的传递，继而影响锂电池的充放电。

对于锂离子电池用隔膜，基本性能参数如下：

1、厚度：

2、透气率：

3、浸润度：

4、化学稳定性：

5、孔径及分布：一般来说，隔膜为了阻止电极颗粒的直接接触，很重要的一点是防止电极颗粒直接通过隔膜。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炭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、穿刺强度：

7、热稳定性：

8、闭孔温度、破膜温度：

9、孔隙率：目前，锂离子电池用隔膜的空隙率为40%左右。孔隙率的大小和内阻有一定的关系，但不同种隔膜之间的孔隙率的绝对值无法比较

市场情况：

目前隔膜供应商主要为以下几家：

美国：Celgard(三层PP/PE/PP),Entek(单层PE)

荷兰：DSM（单层PE)

德国：Degussa(为无机有机复合膜，较厚，主要适用于动力型大电池）

日本：Asahi,Tonen(单层PE),UBE(三层PP/PE/PP)

此外国内有三到五家在做，但目前产品性能还不尽人意。国内制作的目前主要有以下一些问题：

1、孔隙率不够：

2、厚度不均

3、有针孔

4、均匀度不够

5、强度不够

总结：

理想的电池隔膜孔径值应该在100nm左右，但目前国产的电池隔膜孔径值仅在几微米，这就要要求有专业的测试仪器进行相关研究开发，以满足国内市场的空缺。

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