根據(jù)不同的物理、化學(xué)特性,鋰電池隔膜材料可以分為:織造膜、非織造膜(無紡布)、微孔膜、復(fù)合膜、隔膜紙、碾壓膜等幾類。聚烯烴材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和相對廉價的特點,因此聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴微孔膜在鋰電池研究開發(fā)初期便被用作鋰電池隔膜。無機(jī)填料方面,包括氧化物、氮化物、碳系材料等。PPS/氧化鎂是比較主流的選擇,可讓材料導(dǎo)熱系數(shù)上升至1.61W/(m·K);PVS/PPS和傳統(tǒng)聚烯烴隔膜相比,雖然厚度有所增加,但能保證更好的浸潤性能,且比聚烯烴隔膜的放電比容量更高。從微觀角度來看,這兩張電鏡圖,隔膜的孔徑與孔隙率要達(dá)到一個比較好的數(shù)值以同時確保隔膜的高氣密性與低內(nèi)阻。因此,對于孔結(jié)構(gòu)的優(yōu)化可能是隔膜研究的重點。由于運行過程中陰極與陽極的壓差波動,隔膜的氣密性也在很大程度上影響了電解槽的安全運行。內(nèi)蒙古高分子隔膜功能
PVS/PPS和傳統(tǒng)聚烯烴隔膜相比,雖然厚度有所增加,但能保證更好的浸潤性能,且比聚烯烴隔膜的放電比容量更高。 此前常用的隔膜材料是聚烯烴,但聚烯烴材料的電解液浸潤性和熱穩(wěn)定性比較差,高溫下也容易產(chǎn)生收縮熔融。而PPS材料的耐化和耐熱性能,也有一定的改性應(yīng)用潛力。此前常用的隔膜材料是聚烯烴,但聚烯烴材料的電解液浸潤性和熱穩(wěn)定性比較差,高溫下也容易產(chǎn)生收縮熔融。目前主要做法是對PPS隔膜表面涂覆,制備復(fù)合隔膜。這種方法已經(jīng)從學(xué)術(shù)研究開始逐漸走向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用:以PPS無紡布為基材,PVS作為涂覆材料,經(jīng)過物理涂覆、干燥、熱壓處理,制備出PVS/PPS無紡布鋰電池復(fù)合隔膜。內(nèi)蒙古高分子隔膜功能盡管近年來有研究用其他材料制備鋰電池隔膜,如采用相轉(zhuǎn)化法以聚偏氟乙烯為本體聚合物制備鋰電池隔膜。
表面涂覆的主要目的是改善隔膜的親水性,提高隔膜與電解液的相容性,降低了電解槽的內(nèi)阻。 苯環(huán)結(jié)構(gòu)使PPS具有較大的剛性,而硫醚鍵(-S-)則提供了一定的柔順性。PPS本身具有良好的耐熱、阻燃、耐化性能,是一種前途無量的材料。近年來隨著5G和電動汽車的普及,改性PPS的應(yīng)用正在不斷拓展,比如電池支架、蓋板、鋰電池隔膜、5G通訊設(shè)備、智能終端等等。為防止陰、陽兩極產(chǎn)物混合,避免可能發(fā)生的有害反應(yīng),在電解槽中,基本上都用隔膜將陰、陽極室隔開。
PPS目前主要通過纖維填充和合金兩種方式,來提升機(jī)械性能。除了常見的玻纖增強,目前碳纖維、芳綸纖維等填料也是逐漸“走紅”的改性體系。這個比較常見,不再過多贅述,展示一些具體的案例——除了纖維,合金共混也是另外一種行之有效的改性體系。其中不得不重點一提的,當(dāng)屬PPS/彈性體體系。通俗來說,彈性體的改性原理相當(dāng)于給材料套上一層“安全氣囊”:當(dāng)共混物受沖擊時,彈性體粒子會首先發(fā)生形變,通過微孔和空穴來吸收沖擊能量;同時產(chǎn)生剪切屈服或產(chǎn)生銀紋,讓材料由脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂,提高韌性。石棉在堿性電解液中的溶脹性與石棉對人體的傷害使得其逐漸被淘汰。
鋰電池隔膜的生產(chǎn)方法主要分為兩種:1、熔融拉伸法制備原理是聚合物熔體在高應(yīng)力場下結(jié)晶 形成具有垂直于擠出方向而又平行排列的片晶結(jié)構(gòu),然后經(jīng)過熱處理得到所謂硬彈性材料。具有硬彈性的聚合物膜拉伸后片晶之間分離并出現(xiàn)大量微纖,由此而形成大量的微孔結(jié)構(gòu),再經(jīng)過熱定型即制得微孔膜。商品如美國的Celgard隔膜。2、熱致相分離法熱致相分離法是近年來發(fā)展起來的一種制備微孔膜的方法。它是利用高聚物與某些高沸點的小分子化合物在較高溫度( 一般高于聚合物的熔化溫度) 時形成均相溶液,降低溫度又發(fā)生固-液或液- 液相分離,這樣在富聚合物相中含有添加物相,而富添加物相中又含有聚合物相,拉伸后除去低分子物則可制成互相貫通的微孔膜材料。商品如日本的Tonen。此外,Bellcore法、倒相法、靜電紡絲法等方法是高性能隔膜的研究熱點。隔膜是電解反應(yīng)時,用以將正負(fù)兩極分開防止在電解池中直接反應(yīng)損失能量的一層薄膜。四川隔膜參數(shù)
是在一定溫度和一定濕度下,在貴金屬鉑催化劑作用下,氫氣和氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)。內(nèi)蒙古高分子隔膜功能
聚苯硫醚PPS的分子結(jié)構(gòu)由苯環(huán)與硫原子交互排列,構(gòu)型整齊,易形成熱穩(wěn)定性較高的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。同時,其分子結(jié)構(gòu)使PPS材料具有了高度穩(wěn)定的化學(xué)鍵特性,表面涂覆漿料中含有二氧化鋯和聚合物,其中二氧化鋯等無機(jī)氧化物納米顆粒是改善其親水性的主要物質(zhì),其改善親水性的機(jī)理可能是氧化鋯中的氧離子與電解液中的水形成氫鍵。因此,表面涂覆的主要目的是改善隔膜的親水性,提高隔膜與電解液的相容性,降低了電解槽的內(nèi)阻。 近年來隨著5G和電動汽車的普及,改性PPS的應(yīng)用正在不斷拓展,比如電池支架、蓋板、鋰電池隔膜、5G通訊設(shè)備、智能終端等等。內(nèi)蒙古高分子隔膜功能
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