锂电池隔膜安全性及高性能化

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1、锂电池隔膜安全性及高性能化摘要：锂电池的高性能化与安全性是近年来研究的重点，隔膜性能的稳定直接影响电池的性能。目前以聚烯坯材料的隔膜仍存在较多缺陷，通过选择新材料可以一定程度上改善隔膜性能，但仍存在较多缺陷。通过表面涂覆，能简单方便的改善隔膜的性能，特别是高温下的尺寸稳定性和对电解液的浸润性，通过涂覆无机/有机涂层能极大的改善隔膜性能,改善电池的安全性和提高电池的性能。Abstract:Thehighperformance-basedandthesafetyoflithiumbatteryseparatoristhe

2、focusofresearchinrecentyears.Astheimportantconstituentoflithiumbattery,thediaphragmcandirectlyaffecttheperformanceofbatterybyitsstability.Now，thediaphragmmadebythepolyolefinmaterialstillexistsmanydefects,suchasthesizestabilityispoor,theinadaptationofpuncturethe

3、poorinvasiveofelectrolyte・Thediaphragmperformancecanbeimprovedbyselectingnewmaterials,butitstillexistmanydefects・Bythesurfacecoating，itcaneasilysimplyimprovetheperformanceofthediaphragm,especiallytheperformanceofhightemperaturestabilityandthesizeoftheelectrolyt

4、einvasive・Sothehighperformance-basedandthesafetyoflithiumbatteryseparatorcanbegreatlyimprovedbytheinorganic/organiccoating・关键词：锂电池；隔膜；涂覆；安全性；高性能Keywords：lithium-ionbattery；diaphragm；coated；security；highperformance中图分类号：TM912文献标识码：A文章编号：1006-4311(2012)36-0313-02

5、0引言随着信息时代的迅猛发展，便携式电源的高速发展也随之而来。近年，人们对电子产品提出了更高的要求，如手机等电子设备的超长待机时间；混合动力汽车、电动汽车等绿色能源动力设备的普及；家庭用、业务用贮电系统的推广。因此具有高重量能量密度和体积能量密度的锂离子二次电池受到更多的关注，特别是大容量，可快速充放电的高性能锂电池更得到青睐，但以此带来的安全问题，特别是电池着火、电池爆炸等问题应得到进一步的重视。1锂离子电池隔膜的缺陷锂电池主要由正极、负极、隔膜三大部分组成。锂电池隔膜的性能直接影响电池的内阻、界面结构、容量、循环

6、性能、安全性等。当前，常用的隔膜材料主要为聚烯煙类的聚乙烯或聚丙烯，此类高分子材料作为电池隔膜有其自身的优势，如优异的电绝缘体，能阻止由电子的穿透导致电池容量的下降，性能稳定，优良的加工性能等。聚烯炷类隔膜仍存在较多缺陷，干法单轴拉伸的聚烯坯隔膜，相较湿法双轴拉伸隔膜更容易热收缩，实验证实单轴拉伸的隔膜在859下处理4小时，收缩率超过1%[1]；在大功率放电过程中，电池局部温度上升迅速，当温度接近隔膜熔融起始点时，热收缩会使正负极片接触，瞬间的生热是巨大的潜在危险；聚烯坯隔膜本身具有疏水性，隔膜对电解液的浸润性与保液

7、性较差；在电池长期充放电过程中隔膜应稳定的处在正负极间，微小的接触不良会导致内阻的增加，造成隔膜穿刺；面电阻会降低离子迁移速率，在大电流充放电过程中增大能量损耗。同时，锂电池装配过程中也存在一定风险。现有技术中,电池一般正极片的尺寸小于负极片，极片宽边的边缘在切割中容易出现切割毛刺，这些毛刺一旦刺穿隔膜后基础到负极活性物质层表面，会引起电池短路。2锂电池隔膜的新进展2.1闭孔温度与膜破裂温度闭孔温度是微孔闭合时的温度，当电池内部发生放热反应自热、过充或者电池外部短路时，这些情况都会产生大量的热量。隔膜熔融后，电池内部

8、生热并未停止，随着温度的升高，隔膜剧烈的热收缩，直至膜破裂后正负极片直接接触产生剧烈的反应。隔膜的熔点与材料性质是直接联系的，因此如果隔膜的闭孔温度与破膜温度的差距越大，锂电池的安全性越髙。目前，常用的聚烯桂类隔膜材料是聚丙烯，Celgard.UBE等公司已有两层PE/PP和三层PP/PE/PP微孔膜产品面世［2］,此类方法虽能解决相关的安全性