鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1260次 | 2021年02月03日
新型鋰電無紡布隔膜與傳統(tǒng)鋰離子電池隔膜的差別分析
近年來,隨著鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,市場對(duì)鋰離子電池性能上的要求也越來越高。鋰離子電池的安全性、大功率的充放電、續(xù)航里程的提升等一系列問題也隨之出現(xiàn)。而對(duì)鋰離子電池中的每個(gè)材料進(jìn)行相應(yīng)的升級(jí)換代必定會(huì)成為解決這些問題的突破口。無紡布隔膜,很有可能是現(xiàn)有聚烯烴類隔膜升級(jí)換代的一個(gè)重要方向。
首先,從材料上來看,PP/PE和無紡布都使用了不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的高分子材料。簡單來說,PP/PE的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在常溫以下,隨著溫度的上升,膜的材料會(huì)變得越來越柔軟。
例如,電池內(nèi)部溫度在大約60℃進(jìn)行充放電時(shí),電極會(huì)反復(fù)膨脹、收縮,PP/PE隔膜在受到反復(fù)收縮應(yīng)力的影響下,孔隙率會(huì)漸漸變少。然而,使用PET無紡布的情況下,其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在80℃以上,隨著溫度的上升不但不會(huì)變得柔軟,還能很好的保持穩(wěn)定的孔隙率,使鋰離子電池的循環(huán)壽命更長。
無紡布材料具有耐高溫、孔隙率高等優(yōu)點(diǎn),此外,由于其三維孔結(jié)構(gòu),可有效防止因針刺造成的短路現(xiàn)象,提高保液率。
在鋰離子電池中應(yīng)用較多的是微多孔聚烯烴膜,其擁有均勻的小孔,厚度只有20μm,這種隔膜在150℃后收縮率較大,很多公司是在其表面新增陶瓷涂層以改進(jìn)抗熱性能。國外也有公司采用濕法涂布工藝,在無紡布表面涂覆陶瓷層,使隔膜不僅在220℃下仍具有較高安全性,且由于涂層富含陶瓷顆粒,覆后會(huì)獲得更長的循環(huán)壽命,與微多孔隔膜相比,無紡布涂陶瓷隔膜,具有更好的電解質(zhì)潤濕性和離子電導(dǎo)率。
無紡布隔膜具體應(yīng)用
無紡布的厚度無法做到很薄,目前能夠量產(chǎn)的最薄無紡布隔膜是由纖維素制成的,厚度為12-15μm,并且孔徑最小化很難實(shí)現(xiàn)。
另外,要新增閉孔功能的話,還會(huì)再新增2-3元/平米的成本。但是儲(chǔ)能和動(dòng)力鋰離子電池沒有必要新增閉孔功能,所以,無紡布隔膜適用于大型電池,最適合大型、長循環(huán)壽命要求的儲(chǔ)能和動(dòng)力鋰電池。目前無紡布隔膜是處于小批量生產(chǎn)階段,還沒大批量被使用。但是已經(jīng)有很多電池廠商對(duì)此表現(xiàn)出了很大的興趣,并且有的已經(jīng)在中試的過程中。
有關(guān)無紡布隔膜成本
普通PET纖維的價(jià)格為20-150元/kg,最貴的可達(dá)600元/kg以上。PI纖維為30-50元/kg。無紡布鋰離子電池隔膜一半以上的成本為纖維,1平米使用10g的纖維的情況下,普通纖維的成本約為0.2-1.5元每平米,基本和傳統(tǒng)隔膜的成本大體相當(dāng),假如使用納米級(jí)的纖維的成本約為5-6元每平米。