预计到“十三五”末,中国的隔膜将完全取代进口,保守估计出货量将达到10亿平方米以上,以星源材质、沧州明珠、格瑞恩、金辉高科、武汉惠强新能源等为代表的隔膜企业将迎来更好的发展机遇。

预计到“十三五”末,中国的隔膜将完全取代进口,保守估计出货量将达到10亿平方米以上。

一、溯源——锂电池隔膜的技术发展和行业演进

1、从隔膜的作用看其性能要求

隔膜性能的优异对锂离子电池性能有重要作用。在锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一。

隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来,防止两极接触而短路,此外还具有能使电解质离子通过的功能。

隔膜材质是不导电的,其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。

电池的种类不同,采用的隔膜也不同。对于锂电池系列,由于电解液为有机溶剂体系,因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料,一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。

锂电池隔膜在电池中的位置和作用

锂电池隔膜一般需要满足如下几个方面的要求:

2、透过隔膜的参数理解其物理意义

理解隔膜的技术指标含义对于判断隔膜产品的性能优劣具有重要意义,我们接下来试图将隔膜的主要性能参数指标进行简单的介绍,以助于直观地理解隔膜产品的优劣。

(1)厚度——需要在容量和安全性之间寻找平衡

直观地来看,在同样大小的电池中,隔膜厚度越厚,能卷绕的层数就越少,相应容量也就会降低;但是另一方面,较厚的产品,抵抗穿刺的性能会稍高,安全性会高一些,同时同样孔隙率的情况下,越厚的产品,其透气率会稍差,使得电池的内阻会高一点。

总体来讲隔膜的厚度直接影响电池的安全性、容量和内阻等指标,目前常用的隔膜厚度一般为9~32um。

(2)孔径——在通透性和阻隔性之间寻找平衡

锂电池隔膜上面要求有微孔,便于锂离子通过。

从现有的工艺水平来看,湿法隔膜的孔径在0.01~0.1um,干法隔膜的孔径在0.1~0.3um,孔径的大小决定隔膜的透气率,但是过大的孔径有可能导致隔膜穿孔形成电池微短路。

总体来看,隔膜的孔径直接影响电池的内阻和短路率。

(3)透气率——影响锂电池的内阻

从定义来看,透气率又叫Gurley数,反映隔膜的透过能力。即一定体积的气体,在一定压力条件下通过1平方英寸面积的隔膜所需要的时间。常用的气体体积量一般为50ml或者100ml。

(4)吸液率——衡量隔膜对电解液的浸润程度,影响锂电池的内阻和容量

直观来看,为了保证电池的内阻不是太大,要求隔膜是能够被电池所用电解液完全浸润,但是目前这方面没有一个公认的检测标准。

当前市场上通用的衡量标准是:取一定面积的隔膜完全浸泡在电解液中,看隔膜吸收电解液的重量(常用单位是g/m2),同样厚度的隔膜,吸收的重量越大,浸润效果越好。

(5)穿刺强度——反映隔膜抗外力穿刺的能力,影响电池的短路率和安全性

电池生产和使用中都有可能产生外力穿刺。一般对产品都会做穿刺实验验证隔膜的可靠性,对于湿法工艺一般要求穿刺强度大于300g/20um。

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