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锂离子电源模块池的核心技术原来是它!

标签:离子,电源,模块,核心,核心技术,技术,原来,原来是 时间:2018年09月05日 阅读11
【导读】锂离子电源模块池是当代高性能电源模块池的代表,由正极材料、负极材料、隔膜、电源模块解液四个重要部分组成。其中,隔膜是一种具有微孔结构的薄膜,是锂离子电源模块池产业链中最具技术壁垒的关键内层组件。作为锂电源模块池四大材料之一的隔膜,尽管并不参与电源模块池中的电源模块化学反应,但电源模块池的容量、循环性能和充放电源模块电源模块流密度等关键性能都与隔膜有着直接的关系。   锂离子电源模块池的核心技术原来是它!   隔膜是锂离子电源模块池的紧张组成部分,是支持锂离子电源模块池完成充放电源模块电源模块化学过程的紧张构件。它位于电源模块池内部正负极之间,保证锂离子通过的同时,阻碍电源模块子传输。隔膜的性能决定了电源模块池的界面结构、内阻等,直接影响电源模块池的容量、循环以及安全性能等特征,性能优秀的隔膜对进步电源模块池的综合性能具有紧张的作用。   锂离子电源模块池的核心技术原来是它!   隔膜在锂电源模块池中的重要作用:   1、隔开锂电源模块池的正、负极,防止正、负极接触形成短路;   2、薄膜中的微孔能够让锂离子通过,形成充放电源模块回路。   锂离子电源模块池的核心技术原来是它!   锂离子电源模块池隔膜的种类   根据物理、化学特征的差异,锂电源模块池隔膜可以分为:织造膜、非织造膜(无纺布)、微孔膜、复合膜、隔膜纸、碾压膜等。虽然类型繁多,至今商品化锂电源模块池隔膜材料重要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。   锂离子电源模块池隔膜的性能要求   1、具有电源模块子绝缘性,保证正负极的机械隔离;   2、有肯定的孔径和孔隙率,保证低的电源模块阻和高的离子电源模块导率,对锂离子有很好的透过性;   3、耐电源模块解液腐蚀,有充足的化学和电源模块化学稳固性,这是因为电源模块解质的溶剂为强极性的有机化合物;   4、具有优秀的电源模块解液的浸润性,并且吸液保湿能力强;   5、力学稳固性高,包括穿刺强度、拉伸强度等,但厚度尽可能小;   6、空间稳固性和平整性好;   7、热稳固性和主动关断珍爱性能好;   8、受热收缩率小,否则会引起短路,引发电源模块池热失控。除此之外,动力电源模块池通常采用复合膜,对隔膜的要求更高。   锂离子电源模块池的核心技术原来是它!   锂离子电源模块池的削减内部短路技术和热关闭性能   在锂电源模块池中,隔膜吸取电源模块解液后,可隔离正、负极,以防止短路,但同时还要许可锂离子的传导。而在过度充电源模块或者温度升高时,隔膜还要有高温自闭性能,以阻隔电源模块流传导防止爆炸。不仅如此,锂电源模块池隔膜还要有强度高、防火、耐化学试剂、耐酸碱腐蚀性、生物相容性好、无毒等特点。   削减内部短路技术   膈膜是避免锂电源模块池内部热失控的关键部件,尽管具有热关闭性能的隔膜上世纪90年代就已经商品化了,但它对于加工缺陷造成的硬性内部短路确实无效的。为了减轻内部短路,在曩昔几年中人们提出了两种技术路线。一是制备具有高熔点,低的高温收缩性和优秀的机械性能(分外是抗穿刺强度)的隔膜。二是制备高纯氧化铝(VK-L30G)陶瓷改善的隔膜。后者要么在外观具有陶瓷层,要么将高纯氧化铝(VK-L30G)粉末分散于高分子材料中,从中高纯氧化铝(VK-L30G)陶瓷起的重要作用是防止电源模块极间的空间塌陷,从而避免热失控情况下的内部短路。   隔膜热关闭性能   目前使用的锂电源模块池隔膜一样平常都能提供一个附加功能,就是热关闭。这一特征也为锂电源模块池的安全性能提供了额外的帮助。这是由于隔膜所用聚烯烃材料具有热塑性,当温度接近材料熔点时,微孔闭合形成热关闭,从而阻断离子的继承传输而形成短路,起到珍爱电源模块池的作用。   锂离子电源模块池隔膜的重要性能参数   孔径大小及分布   1、孔径的大小及分布与制备方法有关;2、孔径大小影响隔膜的透过能力;3、分布不均匀导致电源模块池内部电源模块流密度不同等,形成枝状晶刺穿隔膜。   透气率   1、Gurley指数,是一个紧张归天指标;2、与电源模块池内阻成正比;3、数值越大,内阻越大。   主动关闭机理   1、这是一种安全珍爱性能;2、限定温度升高和防止短路;3、安全窗口温度越高愈好,电源模块池的安全性越高;4、与隔膜的原材料和隔膜的结构有关;5、材料熔点决定隔膜的闭孔温度。   孔隙率   孔的体积和隔膜体积的比值,一样平常隔膜孔隙率在35%-60%之间。   热稳固性   隔膜受热时尺寸稳固性。   力学强度   要求抗穿刺强度高;单向拉伸,拉伸~50N,横向~5N;双向拉伸,要求2个方向要求同等。   锂离子电源模块池隔膜制造工艺   高性能锂电源模块池必要隔膜具有厚度均匀性以及精良的力学性能(包括拉伸强度和抗穿刺强度)、透气性能、理化性能(包括润湿性、化学稳固性、热稳固性、安全性)。据了解,隔膜的优秀与否直接影响锂电源模块池的容量、循环能力以及安全性能等特征,性能优秀的隔膜对进步电源模块池的综合性能具有紧张的作用。   锂离子电源模块池的核心技术原来是它!   锂电源模块池隔膜具有的诸多特征以及其性能指标的难以兼顾决定了其生产工艺技术壁垒高、研发难度大。隔膜生产工艺包括原材料配方和快速配方调整、微孔制备技术、成套设备自立设计等诸多工艺。其中,微孔制备技术是锂电源模块池隔膜制备工艺的核心,根据微孔成孔机理的区别可以将隔膜工艺分为干法与湿法两种。   干法隔膜工艺   干法隔膜工艺是隔膜制备过程中最常采用的方法,该工艺是将高分子聚合物、添加剂等质料混合形成均匀熔体,挤出时在拉伸应力下形成片晶结构,热处理片晶结构获得硬弹性的聚合物薄膜,之后在肯定的温度下拉伸形成狭缝状微孔,热定型后制得微孔膜。目前干法工艺重要包括干法单向拉伸和双向拉伸两种工艺。   干法单拉   干法单拉是使用流动性好、分子量低的聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)聚合物,行使硬弹性纤维的制造原理四川人事考试,先制备出高取向度、低结晶的聚烯烃铸片,低温拉伸形成银纹等微缺陷后,采用高温退火使缺陷拉开,进而获得孔径均一、单轴取向的微孔薄膜。   干法单拉工艺流程为:   1、投料:将PE或PP及添加剂等质料按照配方预处理后,输送至挤出体系。   2、流延:将预处理的质料在挤出体系中,经熔融塑化后从模头挤出熔体,熔体经流延后形成特定结晶结构的基膜。   3、热处理:将基膜经热处理后得到硬弹性薄膜。   4、拉伸:将硬弹性薄膜进行冷拉伸和热拉伸后形成纳米微孔膜。   5、分切:将纳米微孔膜根据客户的规格要求裁切为制品膜。   干法双拉   据了解,干法双拉工艺是中科院化学研究所开发的具有自立知识产权的工艺,也是中国特有的隔膜制造工艺。因为PP的β晶型为六方晶系,单晶成核、晶片排列疏松,拥有沿径向生长成发散式束状的片晶结构的同时不具有完备的球晶结构,在热和应力作用下会变化为更加致密和稳固的α晶,在吸取大量冲击能后将会在材料内部产生孔洞。该工艺通过在PP中加入具有成核作用的β晶型改性剂,行使PP不同相态间密度的差异,在拉伸过程中发生晶型变化形成微孔。   干法双拉工艺流程为:   1、投料:将PP及成孔剂等质料按照配方预处理后输送至挤出体系。   2、流延:得到β晶含量高、β晶形态均一性好的PP流延铸片。   3、纵向拉伸:在肯定温度下对铸片进行纵向拉伸,行使β晶受拉伸应力易成孔的特征来致孔。   4、横向拉伸:在较高的温度下对样品进行横向拉伸以扩孔,同时进步孔隙尺寸分布的均匀性。   5、定型收卷:通过在高温下对隔膜进行热处理,降低其热收缩率,进步尺寸稳固性。   两种干法工艺的特点   锂离子电源模块池的核心技术原来是它!   湿法隔膜工艺   湿法工艺是行使热致相星散的原理,将增塑剂(高沸点的烃类液体或一些分子量相对较低的物质)与聚烯烃树脂混合,行使熔融混合物降温过程中发生固-液相或液-液相星散的征象,压抑膜片,加热至接近熔点温度后拉伸使分子链取向同等,保温肯定时间后用易挥发溶剂(例如二氯甲烷和三氯乙烯)将增塑剂从薄膜中萃掏出来,进而制得的相互贯通的亚微米尺寸微孔膜材料。湿法工艺适合生产较薄的单层PE隔膜,是一种隔膜产品厚度均匀性更好、理化性能及力学性能更好的制备工艺。根据拉伸时取向是否同时,湿法工艺也可以分为湿法双向异步拉伸工艺以及双向同步拉伸工艺两种。   湿法异步拉伸工艺   1、投料:将PE、成孔剂等质料按照配方进行预处理输送至挤出体系。   2、流延:将预处理的质料在双螺杆挤出体系中经熔融塑化后从模头挤出熔体,熔体经流延后形成含成孔剂的流延厚片。   3、纵向拉伸:将流延厚片进行纵向拉伸。   4、横向拉伸:将经纵向拉伸后的流延厚片横向拉伸,得到含成孔剂的基膜。   5、萃取:将基膜经溶剂萃取后形成不含成孔剂的基膜。   6、定型:将不含成孔剂的基膜经干燥、定型得到纳米微孔膜。   7、分切:将纳米微孔膜根据客户的规格要求裁切为制品膜。   锂离子电源模块池的核心技术原来是它!   湿法同步拉伸工艺   湿法同步拉伸技术工艺流程与异步拉伸技术基原形同,只是拉伸时可在横、纵两个方向同时取向,免除了单独进行纵向拉伸的过程,加强了隔膜厚度均匀性。但同步拉伸存在的题目第一是车速慢,第二是可调性略差,只有横向拉伸比可调,纵向拉伸比则是固定的。   锂离子电源模块池的核心技术原来是它!   湿法工艺特点   锂离子电源模块池的核心技术原来是它!   干湿法工艺比较   锂离子电源模块池的核心技术原来是它!   湿法涂覆是锂电源模块池隔膜发展方向   湿法隔膜团体性能优于干法隔膜   隔膜产品的性能受基体材料和制作工艺共同影响。隔膜的稳固性、同等性、安全性对于锂电源模块池的放电源模块倍率、能量密度、循环寿命、安全性有着决定性影响。相比于干法隔膜,湿法隔膜在厚度均匀性、力学性能(拉伸强度、抗穿刺强度)、透气性能、理化性能(润湿性、化学稳固性、安全性)等材料性子方面均更为精良,有利于电源模块解液的吸液保液并改善电源模块池的充放电源模块及循环能力,适合做高容量电源模块池。从产品力的角度来说湿法隔膜综合性能强于干法隔膜。   锂离子电源模块池的核心技术原来是它!   湿法隔膜同样存在瑕玷,除因受限于基体材料导致热稳固性较差外多为非产品因素,如必要大量的溶剂,易造成环境污染;与干法工艺相比设备复杂、投资较大、周期长、成本高、能耗大、生产难度大、生产服从较低等。在湿法隔膜中,双向同步拉伸技术可在横、纵两个方向同时取向,免除了单独进行纵向拉伸的过程,加强了隔膜厚度均匀性,产品透明度高、无划伤、光学性能及外观性能优秀,是综合性能最好的隔膜,在隔膜高端市场中占有偏重要的地位,也是现阶段市场体现最好的锂电源模块池隔膜。   从产品性能来说,相比干法隔膜,湿法隔膜在力学性能、透气性能、理化性能均具有肯定上风,通过在基膜上涂布陶瓷氧化铝、PVDF、芳纶等胶黏剂,能够大幅进步隔膜的热稳固性、降低高温收缩率、避免隔膜大幅收缩造成的极片外露,填补了唯一的热稳固性短板,产品性能已周全领先干法薄膜。   陶瓷涂覆隔膜   陶瓷颗粒涂覆隔膜以基膜为基体,外观涂覆一层Al2O3、SiO2、Mg(OH)2或其他耐热性精良的无机物陶瓷颗粒,经特别工艺处理后与基体紧密粘结在一路,稳固结合有机物的柔性以及无机物的热稳固性,进步隔膜的耐高温、耐热收缩性能和穿刺强度UPVC电动蝶阀,进而进步电源模块池的安全性能。据了解,陶瓷复合层一方面可以解决PP、PE隔膜热收缩导致的热失控从而造成电源模块池燃烧、爆炸的安全题目;另一方面,陶瓷复合隔膜与电源模块解液和正负极材料有优秀的浸润和吸液保液的能力,大幅度进步了电源模块池的使用寿命。此外,陶瓷涂覆隔膜还能中和电源模块解液中少量的氢氟酸,防止电源模块池气胀。   PVDF涂覆隔膜   PVDF即聚偏氟乙烯,是一种白色粉末状结晶性聚合物,熔点170℃,热分解温度316℃以上,长期使用温度-40~150℃,具有精良的耐化学腐蚀性、耐高温色变性、耐氧化性、耐磨性、柔韧性以及很高的抗涨强度和耐冲击性强度。PVDF涂覆隔膜具有低内阻、高(厚度/闲暇率)均一性、力学性能好、化学与电源模块化学稳固性好等特点。因为纳米纤维涂层的存在,该新型隔膜对锂电源模块池电源模块极具有比通俗电源模块池隔膜更好的兼容性和粘合性,能大幅度进步电源模块池的耐高温性能和安全性。此外,该新型隔膜对液体电源模块解质的吸取性好,具有优秀的浸润和吸液保液的能力,延伸电源模块池循环寿命,增长电源模块池的大倍率放电源模块性能,使电源模块池的输出能力提拔20%,分外适用于高端储能电源模块池、汽车动力电源模块池。   芳纶涂覆隔膜   芳纶纤维作为一种高性能纤维,具有可耐受400℃以上高温的耐热性和杰出的防火阻燃性,可有用防止面料遇热融化。涂覆使用高耐热性芳纶树脂进行复合处理而得到的涂层,一方面能使隔膜耐热性能大幅提拔,实现闭孔特征和耐热性能的周全兼备;另一方面因为芳纶树脂对电源模块解液具有高亲和性,使隔膜具有优秀的浸润和吸液保液的能力,而这种良好的高浸润性可以延伸电源模块池的循环寿命。此外,芳纶树脂加上添补物,可以进步隔膜的抗氧化性,进而实现高电源模块位化,从而进步能量密度。   锂离子电源模块池的核心技术原来是它!   锂离子电源模块池隔膜发展趋势   膜厚度   数码电源模块池隔膜越来越薄;动力电源模块池隔膜厚度达到40μm。   电源模块池结构   聚合物电源模块解质的固态电源模块池,具有电源模块解质和隔膜的双重作用,将来作为移动设备的重点使用;隔膜材料为聚偏氟乙烯-六氟丙烯。   多层膜   结合了干法膜熔断温度高和湿法膜闭孔温度低的特点;PP/PE 双层和PP/PE/PP 3 层隔膜。   改良膜   外观接枝亲水性单体或改变电源模块解质中的有机溶剂等,改善PE 和PP 隔膜对电源模块解质的亲和性;进行PVDF 涂覆外观处理潍坊设计,进步膜强度,降低隔膜的厚度。   新鲜隔膜   高孔隙率纳米纤维隔膜河南人事考试网首页,把纳米丝喷涂在静电源模块纺布上;Separion 隔膜,在纤维素无纺布上复合Al2O3 或其他无机物,进步热稳固性。    

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