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锂电池陶瓷隔膜为何多选氧化铝涂覆?

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-01-12  来源:薄膜新材网
在锂离子电池中,隔膜主要起到防止正负极接触并允许离子传导的作用,是电池重要的组成部分。

目前,商品化的锂离子电池中采用的主要是具有微孔结构的聚烯烃类隔膜材料,如聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚丙烯(Polypropylene,PP)的单层或多层膜。

由于聚合物本身的特点,虽然聚烯烃隔膜在常温下可以提供足够的机械强度和化学稳定性,但在高温条件下则表现出较大的热收缩,从而导致正负极接触并迅速积聚大量热,尽管诸如PP/PE复合隔膜可以在较低温度(120℃)首先发生PE熔化阻塞聚合物中的微孔,阻断离子传导而PP仍起到支撑的作用防止电极反应的进一步发生,但是由于PP的熔解温度也仅有150℃,当温度迅速上升,超过PP的熔解温度时,隔膜熔解会造成大面积短路并引发热失控,加剧热量积累,产生电池内部高气压,引起电池燃烧或爆炸。

为了满足大容量锂离子电池发展的需要,开发高安全性隔膜已成为行业的当务之急。在这其中,陶瓷隔膜优异的耐温性和高安全性使其成为取代传统聚烯烃隔膜的主要选择之一。

以陶瓷、PVDF等涂覆隔膜的锂电池隔膜路线,开始逐渐由高端数码消费电子类电池领域向电动汽车等动力电池领域延伸,涂覆类隔膜已经成为继干法复合隔膜以外的重要一极。

目前,陶瓷隔膜的制备方式主要是将陶瓷粉体(主要是纳米或亚μm的氧化物粉末,如Al2O3、SiO2、TiO2等)、粘结剂等分散在溶剂中形成浆料,再通过流延法或浸渍法在聚烯烃隔膜表面形成陶瓷涂层。

其中,三氧化二铝(化学式Al₂O₃)是一种高硬度的化合物,据了解,熔点为2054℃,沸点为2980℃,在高温下可电离的离子晶体,常用于制造耐火材料。三氧化二铝(简称氧化铝)作为一种无机物,具有很高的热稳定性及化学惰性,是电池隔膜陶瓷涂层的很好选择。

陶瓷隔膜对氧化铝的性能要求:

1. 粒径均匀性,能很好的粘接到隔膜上,又不会堵塞隔膜孔径。

2. 氧化铝纯度高,不能引入杂质,影响电池内部环境。

3. 氧化铝晶型结构的要求,保证氧化铝对电解液的相容性及浸润性。
 
关于我们:中国化学与物理电源行业协会(China Industrial Association of Power Sources,缩写CIAPS) 是由电池行业企(事)业单位自愿组成的行业性、非营利性的社会组织,主管部门为工业和信息化部。协会成立于1989年12月,现有460多家会员单位,下设碱性蓄电池与新型化学电源分会、酸性蓄电池分会、锂电池分会、太阳能光伏分会、干电池工作委员会、电源配件分会、移动电源分会、储能应用分会、电池设备分会、动力电池应用分会等十个分支机构。
本会服务范围包括:铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、氢镍蓄电池、锌锰碱锰电池、锂一次电池、锂离子和锂聚合物电池、太阳电池、燃料电池、锌银电池、热电池、超级电容器、温差发电器及其他各种新型电池、电池系统解决方案,以及各类电池用原材料、零配件、生产设备、测试仪器和电池管理系统等。

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