介绍锂离子电池隔膜知识
来源：宝鄂实业
2019-11-17 20:31
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锂离子电池隔膜
锂离子电池的安全性能在很大程度上取决于隔膜的性能。目前，聚合物膜已广泛应用于商用锂离子电池，但这种膜容易被锂枝晶穿透，或在高温下发生明显的尺寸变化，导致短路或电池损坏。
另外，由于聚合物隔膜本身具有疏水性，聚合物隔膜很难穿透和保留非水电解质，限制了电池的速率性能，从而影响了锂离子电池的使用。现有的有机无机复合膜仍然存在热稳定性差、离子导电性差的问题。
由于多孔无机膜具有良好的绝缘性、热稳定性和良好的电解质保存性，因此首先考虑将其作为锂离子电池的隔膜来提高电池的安全性和倍增器性能。
用扫描电镜(SEM)表征了制备的薄膜的微观结构和形貌。采用电化学方法，包括电化学充放电试验、循环伏安法和阻抗法，系统地研究了它们的电化学性能。
首先，通过高温烧结纳米Al2O3、微米Al2O3和EDTA成孔剂制备了多孔Al2O3膜。研究了多孔氧化铝隔膜的微观结构、孔隙率和电解质渗透率。
结果表明，氧化铝膜比聚合物膜具有更高的孔隙率和更好的电解质保持性能。电解液在1M LiPF6 / EC + DEC (1:1, w/w)渗透后，Al2O3障壁表现出良好的离子导电性。
使用无机膜的LiFePO 4/石墨电池具有比商业聚合物膜更高的放电容量、倍增器性能和更好的低温性能。石墨电池具有较好的循环性能、速率性能和低温性能。
因此，多孔氧化铝可以用作锂离子电池的隔膜。所有的证据都表明无机分离器对于大型锂离子电池，尤其是长期的能量存储系统是很有前途的。
其次，将SiO2原料烧结制得机械强度良好的多孔SiO2分离器，成本低廉，易于获得。即使在低至-20℃的温度下，电解质浸渍的SiO2分离器也表现出良好的离子导电性，并具有比聚合物在50℃时更好的电解质保持性能。
使用sio2膜的LiMn2O4 / Li电池比使用商用聚合物膜具有更高的放电容量、倍增器性能和更好的低温性能。此外，SiO2隔膜可以减少LiMn2O4 / Li在55℃下的变色。
SiO2分离器优异的电化学性能可以归结为以下原因:
(1)亲水SiO2具有良好的电解质通透性和保持性能;
(2) SiO2分离器中的多孔毛细管力;
(3) SiO2可以捕获电解液中微量的水和酸性杂质。
这些结果表明，SiO2分离器在锂离子电池，特别是长期储能系统中具有广阔的应用前景。
在自制的简单装置中，快速、高效地制备了阳极通孔氧化铝膜。AAO膜的孔隙率高，在60微米的厚度下具有72%的机械强度。AAO膜具有良好的电解质吸收和保持性能，电解质对亲水AAO膜的润湿性明显优于聚合物工业膜。与聚合物膜相比，使用AAO膜的LiFePO4 /石墨电池具有更好的循环容量、放大倍数和低温性能。还研究了AAO膜对LiFePO4 /石墨电池性能的影响。结果表明，AAO膜在锂离子电池中具有广阔的应用前景。
最后，将隔膜两侧的电极材料涂覆在隔膜内部的电解液上，制成以多孔氧化铝膜为载体和隔膜的集成电池。LiFePO4 /石墨集成电池在硬币电池中得到评价，显示出良好的循环能力。
自持式集成电池是一种简单而有前途的电池组组装技术，具有形成膜结构的明显优点，可以避免移动或下落时内部短路。这种自包含的集成电池与Al2O3穿孔挡板提供了一个有竞争力的候选人目前滚动电池组件，特别是大型储能设备。
