不同隔膜透氣度的檢測對(duì)鋰離子電池的影響
鋰離子電池隔膜性能的優(yōu)劣決定著鋰離子電池的容量、循環(huán)性能、充放電電流密度等關(guān)鍵特性，要求隔膜具有合適的厚度、離子透過率、孔徑和孔隙率及足夠的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和力學(xué)穩(wěn)定性等。目前市場主要應(yīng)用隔膜為pp、pe、pp/pe/pp等。本文對(duì)比了濕法隔膜不同孔隙率、不同厚度對(duì)鋰離子電池電性能的影響，此外還對(duì)比了干法隔膜與濕法隔膜之間的電性能差別。
pe/pp隔膜制備為了得到不同孔隙率、不同厚度的pe/pp 隔膜，本文使用星源材質(zhì)建造的商業(yè)生產(chǎn)線。圖1(a)為濕法隔膜工藝圖，將聚乙烯(pe)粉和石蠟油按一定比例混合、加熱后經(jīng)模頭擠出，通過冷卻相分離制造出微孔，壓制得膜片，再將膜片加熱至接近熔點(diǎn)溫度，經(jīng)過雙向拉伸、萃取石蠟油后得到孔結(jié)構(gòu)均勻一致的隔膜，分別記為隔膜a、b、c、d、e。圖1(b)為干法隔膜工藝圖，將pp粉用擠出、流延制備出特殊結(jié)晶排列的高取向膜，低溫拉伸誘發(fā)微缺陷，高溫拉伸擴(kuò)大微孔，所制得隔膜為f。
透氣性是表征隔膜氣體透過能力的一個(gè)指標(biāo)，能夠間接地反映離子的透過性，隔膜行業(yè)通常用gurley值作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，是指將隔膜置于透氣度檢測儀內(nèi)，一定體積的空氣在一定的壓力下透過規(guī)定面積隔膜的時(shí)間。
目前隔膜行業(yè)中多采用日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即在1.22kpa壓力下測試100ml空氣通過1平方英 寸隔膜所需要的時(shí)間。因此，gurley值的大小與氣體的透過性成負(fù)相關(guān)。gurley值的檢 測可以參照 astm d726-94(2003)《startdard test method for resistance of nonporous paper to passage of air)，iso 5636-5：2013《paper and board determ ination of air perm eance(medium range)part5：gurley method》等標(biāo)準(zhǔn)，通常使用gurley 4110n型透氣度檢測儀進(jìn)行檢測。此外，常用的檢測標(biāo)準(zhǔn)還有 iso 15105-1：2007《plastics-film and sheeting-determination of gas-transmission rate-part 1：diferential pressure methods》，gb／t1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗(yàn)方法 壓差法》，astm d1434-82（2003)《standard test method for determining gas permeability characteristics of plastic film and sheeting》等。
各標(biāo)準(zhǔn)的測試方法有一定差別，但其原理基本相同，僅氣體透過量有差別，因此執(zhí)行不同標(biāo)準(zhǔn)測試所得結(jié)果仍可通過換算得到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。根據(jù)usabc的標(biāo)準(zhǔn)，gurley值應(yīng)要求小于35s/10立方零米。此外，因?yàn)間urley值的大小依賴于空氣通過隔膜中多孔結(jié)構(gòu)流動(dòng)的方式，所以能夠從一定程度上反映隔膜內(nèi)部孔隙的曲折程度，當(dāng)隔膜的孔隙率和厚度都確定時(shí)，通過比較gurley值可以大致評(píng)估隔膜孔隙的曲折度。同時(shí)文獻(xiàn)也表明透氣度均一、穩(wěn)定的隔膜對(duì)提升電池的使用性能具有重要意義。
關(guān)鍵詞：電池