超强隔热/低透光率 锂离子电池隔膜产品介绍
锂离子电池隔膜的厚度均匀性直接影响隔膜卷的外观质量以致内在性能,是生产过程严加控制的质量指标之一。
在自动化程度很高的隔膜生产线上,隔膜厚度都是采用精度很高的在线非接触式测厚仪及快速反馈控制系统进行自动检测和控制的。隔膜的厚度均匀性包括纵向厚度均匀性和横向厚度均匀性。其中横向厚度均匀性尤为重要。一般均要求控制在±1微米以内。
力学性能
隔膜的力学性能是影响其应用的一个重要因素,如果隔膜破裂,就会发生短路,降低成品率,因此要求隔膜在电池组装和充放电结构使用过程中,需要自身具有一定的机械强度。隔膜的机械强度可用抗穿刺强度和拉伸强度来衡量。
拉伸强度 隔膜的拉伸强度与制膜的工艺相关联。采用单轴拉伸,膜在拉伸方向上与垂直方向强度不同;而采用双轴拉伸时,隔膜在两个方向上一致性会相近。一般拉伸强度主要是指纵向强度要达到100mP以上,横向强度不能太大,过大会导致横向收缩率增大,这种收缩会加大锂电池厂家正、负极接触的几率。
抗穿刺强度 抗穿刺强度是指施加在给定针形物上用来戳穿隔膜样本的质量,用它来表示隔膜在装配过程中发生短路的趋势。因隔膜是被夹在凹凸不平的正、负极片间,需要承受很大的压力。为了防止短路,所以隔膜必须具备一定的抗穿刺强度。经验上,抗穿刺强度值在300~500克。
透过性能
透过性能可用在一定时间和压力下,通过隔膜气体的量的多少来表征,主要反映了锂离子透过隔膜的通畅性。隔膜透过性的大小是隔膜孔隙率、孔径、孔的形状及孔曲折度等隔膜内部孔结构综合因素影响的结果。
作为锂电池隔膜材料,本身具有微孔结构,微孔在整个隔膜材料中的分布应当均匀。孔径一般在0.03μm~0.12μm,孔径太小会增加电阻,太大则易使正负极接触或被枝晶刺穿短路。
隔膜厂家现在基本以透气度、孔隙度指标来衡量透气性。孔隙率是单体膜的体积中孔的体积百分率,它与原料树脂及膜的密度有关。现有锂离子电池隔膜的孔隙率在40%~50%之间。
理化性能
润湿性和润湿速度 较好的润湿性有利于提高隔膜与电解液的亲和性,扩大隔膜与电解液的接触面,从而增加离子导电性,提高电池的充放电性能和容量。隔膜对电解液的润湿性可通过测定其吸液率和持液率来衡量。
化学稳定性 隔膜在电解液中应当保持长久的稳定性,不与电解液和电极物质反应。其化学稳定性是通过测定耐电解液腐蚀能力和胀缩率来评价的。
热稳定性 电池在充放电过程中会释放热量,尤其在短路或过充电的时候,会有大量热量放出。因此,当温度升高的时候,隔膜应当保持原有的完整性和一定的力学性能,发挥隔离正、负极、防止短路的作用。
安全保护性能 随着锂电池应用范围的逐渐扩大,尤其是动力电池领域,锂离子电池的安全性成为锂电池厂家的最为重视的环节。作为锂电池最为关键的核心材料,对隔膜也提出了更高的要求。
目前锂电池用隔膜一般都能够提供一个附加的功能,就是热关闭。这一特性可以为锂离子电池提供一个额外的安全保护。该功能主要参数为闭孔温度和破膜温度。
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。当温度接近隔膜熔点时,微孔闭合形成热关闭,从而阻断离子的继续传输而形成断路,起到保护电池的作用。一般PE为130℃~140℃,PP为150℃。破膜温度是指电池内部自热,外部短路使电池内部温度升高,超过闭合温度后微孔闭塞阻断电流通过,热熔性能温度进一步上升,造成隔膜破裂、电池短路。破裂时的温度即为破膜温度。高品质的隔膜有较低的闭孔温度和较高的破裂温度。
我国锂离子电池行业发展情况
我国现已是全球电池制造大国,电池的产量和出口量均位居世界第一。我国锂离子电池产业化始于1997年后期,走过了一条引进、学习、研发的产业化道路。2000年中国的锂离子电池产量仅为0.35亿只。
进入2001年以后,随着深圳比亚迪、比克、邦凯、天津力神等锂离子电池企业的迅速崛起,我国的锂离子电池产业开始进入快速成长阶段。2004年达到8亿只,在全球市场的市场份额猛增到38%,仅次于日本。在其后的2005~2008年,我国的锂离子电池全球市场份额稳定在34%左右,自此形成了中日韩三足鼎立的局面。2010年我国锂电池的产量约为20亿只,销售收入约为180亿元人民币。
2010年锂离子电池出口量为11.95亿只。在与国际大厂配套方面,2010年日本占42%,韩国占38%,我国仅占18%。锂离子电池需求巨大,但我国锂电池企业在全球的市场份额却在减少,竞争力在减弱。
目前,中国作为全球最大的锂离子电池制造基地之一,比亚迪、力神、比克、ATL已发展成为全球锂电池行业引人注目的重点企业。我国锂离子电池的生产厂家集中在广州、天津、山东、江苏、浙江等地,华南地区(广东、福建)的锂电池生产量仍占国内市场份额的65%,其他省占10%。华南地区锂电生产最具代表性的为深圳,盘踞了比亚迪、比克、邦凯、华粤宝等众多知名企业,形成了产业集群。