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锂电池隔膜生产关键技术,隔膜的强度很大程度上依赖于所使用的材料和生产方法,湿法双向拉伸工艺在横向和纵向同时进行拉伸,因此可以生产出在两个方向上都有一定拉伸模量和断裂强度的材料。高分子的缠结结构和延展性都有助于提升隔膜的物理强度。混合穿透强度,混合穿透强度的定义是指电极混合物穿透隔膜造成短路时的力。在这个测试中,混合物穿透隔膜并造成短路时的力叫做混合沉积力,它被一个直径0.5英寸的小球加载在正极/隔膜/负极形成的三明治结构上。混合穿透强度用于评估隔膜在电池装配过程中出现短路的可能性。与穿刺阻力相比,混合穿透阻力测试更接近于粒子渗透阻力。
拉伸强度,拉伸强度可以通过许多*的标准方法测量,这些测试既可以测试横向拉伸强度又可以测试纵向拉伸强度。生产过程会影响到拉伸性质。单向拉伸的膜只在单一的方向上有较高的强度,而双向拉伸的膜在横向和纵向有着更加*的强度。
隔膜应具备足够的强度来满足电池生产过程中的卷绕和装配,并且保持尺寸稳定和不收缩。宽度的收缩会导致电极的接触发生短路,因此隔膜在纵向上的拉伸性质应高于横向。
隔膜的收缩率
收缩测试在纵向和横向同时进行,在测试中先测量隔膜的尺寸,然后将隔膜置于90℃,保持一定时间,然后测量隔膜尺寸的变化,根据以下公式进行计算:
其中Li是初始尺寸,Lf是高温加热后的尺寸。单向拉伸的膜往往只在纵向发生收缩,而双向拉伸的膜在纵向和横向都会发生收缩。隔膜的收缩率可以通过在恒定的负载和速度下的TMA测试来比较。
闭孔,隔膜闭孔是一种在电池发生短路时防止内部温度过高和预防排气非常有用和必要的机制。它通常在温度接近于聚合物的熔点时发生,此时孔发生塌缩,电极之间的导电离子膜转变为一层绝缘层。在这个温度时,电池内阻显著增加,通过电流减小。它阻止了电池内部发生进一步的电化学反应,从而在电池可能发生爆炸之前将微孔关闭。
PE隔膜的闭孔能力取决于其分子量、结晶度和加工过程。通过调整材料性能和加工方法使闭孔反应是自动发生且比较*。所做的优化需要在一定感兴趣的温度范围且不影响材料的力学性能的条件下完成。这对于Celgard生产的三层膜来说是比较容易做到的,因为一种材料被用来控制闭孔,另一种材料用来保持隔膜的机械性能。包含PE的隔膜,尤其是PP/PE/PP三层复合膜在防止电池的温度过高上更有优势。对于控制电池的温度和防止过热来说,130℃的闭孔温度是足够的。如果不影响电池的机械性能和高温电池特性的话,较低的闭孔温度将更为理想。