聚烯烃具有符合锂离子电池工作的性质特点, 如化学性质稳定、力学性质优秀, 并且这类材料廉价易得, 符合工业化生产的要求。我们用到的隔膜基体材料主要有聚乙、丙烯和添加剂。隔膜的力学性能和电解液的浸润度对隔膜的集体材料有一度反应, 相对于纤维素复合技术和烃类衍生物无机化技术来强化锂离子电池的隔膜的性能, 聚烃类材料更具有优势。
①单向拉伸工艺。本文所提及的干法单向拉伸工艺, 是起源美国成熟于日本通过生产纤维硬性化的工艺方法, 如今美国的策拉达公司和日本的鄂博公司运用此法来生产PP、PE、以及PP/PE/PP三层复合膜, 这种方法能得到结晶度极低、取向性极高的聚乙、丙烯薄膜, 经高温处理后, 即可得到高结晶度的取向薄膜, 然后迅速冷却, 在低温下进行拉伸形成细小的缺陷, 再缓慢升温在高温下将上一步形成的缺陷拉开, 即可得到微孔。这种方法的缺点是产生的微孔的形状只能是扁长的, 横向强度略差、并且横向几乎没有热收缩。
②双向拉伸工艺。中国科学院化学研究所在20 世纪的九十年代初研发出了具有自主知识产权的工艺——干法双向拉伸工艺, 专利号:CN1062357。该方法是通过向聚丙烯中加入β 改进剂, 这种改进剂具有晶体型成核作用, 原理是利用不同相态下聚丙烯的密度的差异性, 在拉伸过程中发生晶型转变而得到微孔。在20000 倍显微镜下观察, 此法具有以下优点, 更适合用于动力电池、机械强度抗刺穿性强度高、相比单向其横向拉伸强度好、薄膜的厚度范围更宽以及最重要的微孔的尺寸分布均匀。
该法又称为热致相分离法, 这种方法的代表有日本的旭化成、美国的尔特可, 其方法是将向聚烯烃烃中加入高沸点小分子作为制空剂, 高温热熔形成均匀的体系, 然后分离, 再拉伸, 用有机溶剂萃取出小分子, 即可得到微孔膜材料, 目前主要用于制备单层PE隔膜。同样, 通过20000 倍显微镜观察, 此法优点是透气性和孔隙率范围扩大了, 缺点是此工艺需要消耗大量的有机溶剂, 导致工艺复杂度增加、成本增加, 最重要的是污染环境。
这种隔膜有两种:两层的PP/PE隔膜和三层的PP/PE/PP隔膜。其中掌握三层的PP/PE/PP技术的侧琳达和鄂博在实际生产应用中更为广泛, 在温度升高时, 中部的PE材料会融化收缩对热量形成屏障, 大约在130 摄氏度时可造成热关闭。当温度达到160 摄氏度时, 外部的PP材料也会发生热熔造成热关闭, 进一步保持了安全性, 因此三层 (PP/PE/PP) 膜技术适用于动力电池。
①隔离性能够形成对正负级颗粒的机械隔离, 可避免短路或微型断路;②防震能力和力学性能关系到是否可防止外力或者电极晶体的隔膜破裂, 其好坏直接影响到电池的寿命;③空隙率和孔径决定着锂离子的透过性, 若其内阻较低同时离子传导率较高, 则其可以进行大电流充放电;④电子绝缘性可阻止活性物质的迁移, 避免自放电, 延长寿命;⑤电解液的浸润性关系到吸液保湿能力是否足, 直接影响到离子的导电性和循环次数;⑥最后是自动关断保护性能的优劣涉及温度升高时能否关闭, 这也是最重要的安全性。
总的而言, 国内隔膜的总体水平相对落后, 综合差距更是如此, 精密控制层面不能像国外一样精准, 国内外产品差距主要是孔隙率、厚度与强度等指标不能兼顾总体质量, 并且稳定性能不是很好。因此目前的主要工作任务是开发出制作工艺简单、机械强度大、成本低、空隙率高、孔径尺寸适当的聚合物薄膜, 以上所谈对降低电池成本和提高电池性能具有实际意义。
摘要：经过最近一百年的对煤、石油、天然气等化石燃料的持续性、加速化开采, 天然化石能源在逐步减少。据相关资料记载, 我国上述资源可开采年限分别是11年、20年和45年, 基于庞大的人口数量, 人居占有量更低, 所以我国更需要研究和寻求新能源和可再生能源。锂离子电池因具有较多优势而被广泛使用, 其电池隔膜具有和瓷器类似的性质, 如硬度较高、强度较大、热稳定性好、吸水率小于1/200, 吸光率在90%左右, 在合理使用材料和造孔工艺后, 其吸光性能将得到提高, 寿命更长的优点。
关键词：锂电池,隔膜,聚烯烃
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