锂电池隔膜的作用是什么?
来源:宝鄂实业
2019-05-19 21:20
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隔膜的作用是将电池正负极分开防止两极直接短路。在锂离子电池循环过程中,隔膜逐渐干涸失效是电池早期性能衰退的一个重要原因。这主要是由于隔膜中电解液变干使溶液电阻 增大,隔膜电化 学稳定性和机械性能,以及对电解质浸润性在反复充电过程中变差造成的。由于隔膜的干涸,电池的欧姆内阻增大,导致放电不完全,电池反复受到大容量过充,电池容量无法回复到初始状态,大大降低了电池的放电容量和使用寿命。
(1)快速充放电
快速充电时,电流密度过大,负极严重极化,,锂的沉积会更明显,使在铜箔与碳类活性物质边界处的铜箔脆化,极易产生裂缝。电芯自发卷绕受到固定空间的限制,铜箔无法自由伸展产生压力,在压力的作用下,原有的裂缝扩散生长,因扩展空间不够,铜箔发生断裂。
(2)温度
在明显高于室温的情况下,有机电解质的热稳定性成为首先要考虑的问题,这全要包括有机电解质 自身热稳定性以及 电极隋机电解质相互作用的热稳定性两个方面。一般认为,正极/有机电解质的反应对铿离子电池安全性 的影响是主要因素。因为正极、电解质的反应动力学非常快,故控 制着整个电池耐热性能 。如果电池的环境温度足以引起正极电解质反应,就会导致电池的热失控状态,甚至起火、爆炸。放电电流的大小直接影响锂离子电池的放电容量,在大电流放电时不仅存在严重的电解质界面极化,还有活性体即嵌入离子及在电极中的扩散极化。
(3)长期深度充放点
放电要转入从内部结构来说,一是会造成电解液过度挥发,二是锂电池的负极过度反应使其介质膜发生变化造成脱嵌能力下降,形成容量的永久性损失;充电主要从电压稳定性和到深夜电网电压升高,本已经停止充电的充电器,电压升高后,又会继续充电,造成电池过充电导致正极材料结构变化容量损失,分解放氧与电解液剧烈氧化反应进而燃烧爆炸;电解液有机溶剂/电解质锂盐分解;负极析锂过放可能导致负极铜集电极溶解,正极形成铜枝晶。
(4)震动和冲撞
一般是工艺原因,如焊接牢固与否,内部电路是否设计合理等有关。
(1)快速充放电
快速充电时,电流密度过大,负极严重极化,,锂的沉积会更明显,使在铜箔与碳类活性物质边界处的铜箔脆化,极易产生裂缝。电芯自发卷绕受到固定空间的限制,铜箔无法自由伸展产生压力,在压力的作用下,原有的裂缝扩散生长,因扩展空间不够,铜箔发生断裂。
(2)温度
在明显高于室温的情况下,有机电解质的热稳定性成为首先要考虑的问题,这全要包括有机电解质 自身热稳定性以及 电极隋机电解质相互作用的热稳定性两个方面。一般认为,正极/有机电解质的反应对铿离子电池安全性 的影响是主要因素。因为正极、电解质的反应动力学非常快,故控 制着整个电池耐热性能 。如果电池的环境温度足以引起正极电解质反应,就会导致电池的热失控状态,甚至起火、爆炸。放电电流的大小直接影响锂离子电池的放电容量,在大电流放电时不仅存在严重的电解质界面极化,还有活性体即嵌入离子及在电极中的扩散极化。
(3)长期深度充放点
放电要转入从内部结构来说,一是会造成电解液过度挥发,二是锂电池的负极过度反应使其介质膜发生变化造成脱嵌能力下降,形成容量的永久性损失;充电主要从电压稳定性和到深夜电网电压升高,本已经停止充电的充电器,电压升高后,又会继续充电,造成电池过充电导致正极材料结构变化容量损失,分解放氧与电解液剧烈氧化反应进而燃烧爆炸;电解液有机溶剂/电解质锂盐分解;负极析锂过放可能导致负极铜集电极溶解,正极形成铜枝晶。
(4)震动和冲撞
一般是工艺原因,如焊接牢固与否,内部电路是否设计合理等有关。
比如负极材料一般用层状石墨等碳材料,随着充放电的进行,层状的石墨结构会逐渐有一定的垮塌,从而导致活性锂离子无法完全嵌入或脱嵌,这样就造成了电池容量的减小。
对正极材料亦是如此,比如商业上广泛应用的尖晶石磷酸铁锂材料,在锂离子进出晶格的循环过程中也会出现活性锂离子损失的情况,从而造成容量衰减。
因此,为了延长锂离子电池的寿命,在使用手机的时候,尽量在电量小于15%之前的时候给手机充电,否则会造成负极碳材料过放电,进而破坏层状结构,导致容量损失。另外,最好不要一边充电一边使用手机。
对正极材料亦是如此,比如商业上广泛应用的尖晶石磷酸铁锂材料,在锂离子进出晶格的循环过程中也会出现活性锂离子损失的情况,从而造成容量衰减。
因此,为了延长锂离子电池的寿命,在使用手机的时候,尽量在电量小于15%之前的时候给手机充电,否则会造成负极碳材料过放电,进而破坏层状结构,导致容量损失。另外,最好不要一边充电一边使用手机。