鋰電池隔膜的性能參數(shù)

影響鋰電池隔膜性能的因素有：厚度、透氣率、浸潤(rùn)度、化學(xué)穩(wěn)定性、孔徑、穿刺強(qiáng)度、熱關(guān)閉溫度、孔隙率。這些因素好壞直接影響鋰電池產(chǎn)品的好壞。下面就來(lái)看看這些鋰電池隔膜的性能參數(shù)要求吧。

①厚度

對(duì)于消耗型鋰離子電池（手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)中使用的電池），25微米的隔膜逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)。然而，由于人們對(duì)便攜式產(chǎn)品的使用的日益增長(zhǎng)，更薄的隔膜，比如說(shuō)20微米、18微米、16微米、甚至更薄的隔膜開(kāi)始大范圍的應(yīng)用。

對(duì)于動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)，由于裝配過(guò)程的機(jī)械要求，往往需要更厚的隔膜，當(dāng)然對(duì)于動(dòng)力用大電池，安全性也是非常重要的，而厚一些的隔膜往往同時(shí)意味著更好的安全性，EV/HEV使用的是厚度為40微米左右的隔膜。

②透氣率

MacMullin數(shù)：含電解液的隔膜的電阻率和電解液本身的電阻率之間的比值。此數(shù)值越小越好，消耗型鋰離子電池的這個(gè)數(shù)值為接近8。

Gurley數(shù)：一定體積的氣體，在一定壓力條件下通過(guò)一定面積的隔膜所需要的時(shí)間。與隔膜裝配的電池的內(nèi)阻成正比，即該數(shù)值越大，則內(nèi)阻越大。

單純比較兩種不同隔膜的Gurley數(shù)是沒(méi)有意義的，因?yàn)榭赡軆煞N隔膜的微觀結(jié)構(gòu)完全不一樣；但同一種隔膜的Gurley 數(shù)的大小能很好的反應(yīng)出內(nèi)阻的大小，因?yàn)橥环N隔膜相對(duì)來(lái)說(shuō)微觀結(jié)構(gòu)是一樣的或可比較的。

③浸潤(rùn)度

為保證電池的內(nèi)阻不是太大，要求隔膜是能夠被電池所用電解液完全浸潤(rùn)，這與隔膜材料本身和隔膜的表面及內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)。

粗略判斷：取典型電解液（如EC:DMC=1：1，1M LiPF），滴在隔膜表面，看是否液滴會(huì)迅速消失被隔膜吸收。

精確判斷：用超高時(shí)間分辨的攝像機(jī)記錄從液滴接觸隔膜到液滴消失的過(guò)程，計(jì)算時(shí)間，通過(guò)時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)比較兩種隔膜的浸潤(rùn)度。

④化學(xué)穩(wěn)定性

要求隔膜在電化學(xué)反應(yīng)中是惰性的，且對(duì)強(qiáng)還原、強(qiáng)氧化不活潑，機(jī)械強(qiáng)度不衰減，不產(chǎn)生雜質(zhì)。一般認(rèn)為，目前隔膜用材料PE或PP可滿足化學(xué)惰性要求。

⑤孔徑

防止電極顆粒直接通過(guò)隔膜，要求隔膜孔徑為0.01-

0.1um，小于0.01um時(shí)，鋰離子穿透能力太小，大于

0.1um時(shí)，電池內(nèi)部枝晶生成時(shí)電池易短路。

目前所使用的電極顆粒一般在10微米的量級(jí)，而所使用的導(dǎo)電添加劑則在10納米的量級(jí)，不過(guò)很幸運(yùn)的是一般碳黑顆粒傾向于團(tuán)聚形成大顆粒。一般來(lái)說(shuō)，亞微米孔徑的隔膜足以阻止電極顆粒的直接通過(guò)，當(dāng)然也不排除有些電極表面處理不好，粉塵較多導(dǎo)致的一些諸如微短路等情況。

⑥穿刺強(qiáng)度

穿刺強(qiáng)度：在一定的速度（每分鐘3-5米）下，讓一個(gè)沒(méi)有銳邊緣的直徑為1mm的針刺向環(huán)狀固定的隔膜，為穿透隔膜所施加在針上的最大力。

由于測(cè)試的時(shí)候所用的方法和實(shí)際電池中的情況有很大的差別，直接比較兩種隔膜的穿刺強(qiáng)度不是特別合理，但在微結(jié)構(gòu)一定的情況下，相對(duì)來(lái)說(shuō)穿刺強(qiáng)度高的，其裝配不良率低。但單純追求高穿刺強(qiáng)度，必然導(dǎo)致隔膜的其他性能下降。⑦熱穩(wěn)定性

隔膜需要在電池使用的溫度范圍內(nèi)（-20℃~60℃）保持熱穩(wěn)定。一般來(lái)說(shuō)目前隔膜使用的PE或PP材料均可以滿足上述要求。

通常，真空條件下，90℃恒溫60分鐘，隔膜橫向縱向收縮應(yīng)小于5%。

③熱關(guān)閉溫度

熱關(guān)閉溫度：將模擬電池（兩平面電極中間夾一隔膜，使用通用鋰離子電池用電解液）加熱，當(dāng)內(nèi)阻提高三個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí)的溫度。

閉孔溫度：外部短路或非正常大電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的熱量使隔膜微孔閉塞時(shí)的溫度。

熔融破裂溫度：將隔膜加熱，當(dāng)溫度超過(guò)試樣熔點(diǎn)使試樣發(fā)生破裂時(shí)的溫度。

④孔隙率

大多數(shù)鋰離子電池隔膜孔隙率在30%-50%之間?？紫堵实拇笮『蛢?nèi)阻有一定的關(guān)系，但不同種隔膜之間的空隙率的絕對(duì)值無(wú)法直接比較。