電池是什么
【太平洋汽車】電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,具有重量輕、容量大、能量密度大的優(yōu)點,用于電動汽車電池的制造,以及汽車的蓄電池制造。
鋰離子電池是現(xiàn)代高性能電池的代表,由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液四個主要部分組成。其中,隔膜是一種具有微孔結(jié)構(gòu)的薄膜,是鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈中最具技術(shù)壁壘的關(guān)鍵內(nèi)層組件。作為鋰電池四大材料之一的隔膜,盡管并不參與電池中的電化學(xué)反應(yīng),但電池的容量、循環(huán)性能和充放電電流密度等關(guān)鍵性能都與隔膜有著直接的關(guān)系。
隔膜是鋰離子電池的重要組成部分,是支撐鋰離子電池完成充放電電化學(xué)過程的重要構(gòu)件。它位于電池內(nèi)部正負(fù)極之間,保證鋰離子通過的同時,阻礙電子傳輸。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等,直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性,性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。
隔膜在鋰電池中的主要作用:
1、隔開鋰電池的正、負(fù)極,防止正、負(fù)極接觸形成短路;
2、薄膜中的微孔能夠讓鋰離子通過,形成充放電回路鋰離子電池隔膜的種類根據(jù)物理、化學(xué)特性的差異,鋰電池隔膜可以分為:織造膜、非織造膜(無紡布)、微孔膜、復(fù)合膜、隔膜紙、碾壓膜等。雖然類型繁多,至今商品化鋰電池隔膜材料主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。
鋰離子電池隔膜的性能要求
1、具有電子絕緣性,保證正負(fù)極的機械隔離;
2、有一定的孔徑和孔隙率,保證低的電阻和高的離子電導(dǎo)率,對鋰離子有很好的透過性;
3、耐電解液腐蝕,有足夠的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性,這是由于電解質(zhì)的溶劑為強極性的有機化合物;
4、具有良好的電解液的浸潤性,并且吸液保濕能力強;
5、力學(xué)穩(wěn)定性高,包括穿刺強度、拉伸強度等,但厚度盡可能?。?/p>
6、空間穩(wěn)定性和平整性好;
7、熱穩(wěn)定性和自動關(guān)斷保護(hù)性能好;
8、受熱收縮率小,否則會引起短路,引發(fā)電池?zé)崾Э亍3酥?,動力電池通常采用?fù)合膜,對隔膜的要求更高。
鋰離子電池的減少內(nèi)部短路技術(shù)和熱關(guān)閉性能在鋰電池中,隔膜吸收電解液后,可隔離正、負(fù)極,以防止短路,但同時還要允許鋰離子的傳導(dǎo)。而在過度充電或者溫度升高時,隔膜還要有高溫自閉性能,以阻隔電流傳導(dǎo)防止爆炸。不僅如此,鋰電池隔膜還要有強度高、防火、耐化學(xué)試劑、耐酸堿腐蝕性、生物相容性好、無毒等特點。
減少內(nèi)部短路技術(shù)膈膜是避免鋰電池內(nèi)部熱失控的關(guān)鍵部件,盡管具有熱關(guān)閉性能的隔膜上世紀(jì)90年代就已經(jīng)商品化了,但它對于加工缺陷造成的硬性內(nèi)部短路確實無效的。為了減輕內(nèi)部短路,在過去幾年中人們提出了兩種技術(shù)路線。
一是制備具有高熔點,低的高溫收縮性和優(yōu)異的機械性能(特別是抗穿刺強度)的隔膜。
二是制備高純氧化鋁(VK-L30G)陶瓷改善的隔膜。
(圖/文/攝:太平洋汽車 問答叫獸)
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