15 锂离子电池用陶瓷改性隔膜性能研究_陈彤红

《锂离子电池隔膜》课件

到关注。企业需要采取有效措施，降低生产过程中的环境污染。
03
市场波动
锂离子电池隔膜市场的需求受电动汽车和储能市场的影响较大，市场波
动较大。企业需要加强市场分析和预测，以应对市场波动带来的风险。
06
锂离子电池隔膜的未来展望
新材料与新技术的研发
总结词
随着科技的不断进步，新材料和新技术在锂离子电池隔膜领域的应用将更加广泛。
机械性能
隔膜的机械稳定性对电池的寿命和安全性至关重要。
•·
拉伸强度：隔膜应具有足够的拉伸强度，以承受电池充放电过程中的应力。
厚度与均匀性：隔膜的厚度应均匀，以确保电池的一致性和稳定性。
穿刺强度：隔膜应具有一定的抗穿刺能力，防止因针刺等意外因素导致的电池短路。
热性能
•·
热收缩率：隔膜的热收缩率应尽可能低，以确保电池在充放电过程中的结构稳定性。
03
锂离子电池隔膜的性能要求
电化学性能
隔膜在电化学反应中的表现，直接影响电池的充放电性能。
离子选择性：隔膜应具有适当的离子选择性，使锂离子能够顺利通过，而其他离子或分子则受到阻碍。
电子绝缘性：隔膜应具有良好的电子绝缘性，防止正负极直接接触而发生短路。
•·
离子电导率：隔膜应具有较高的离子电导率，以降低内阻，提高电池的充放电效率。
VS
详细描述
随着对锂离子电池隔膜性能要求的提高，新材料和新技术的发展将为隔膜的研发提供更多可能性。例如，新型纳米材料、高分子材料等具有优异性能的新材料，以及先进的制备技术、改性技术等，都可能为锂离子电池隔膜的改进和优化提供支持。
提高生产效率与降低成本
总结词
提高生产效率和降低成本是锂离子电池隔膜未来的重要发展方向。

隔膜材料

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2.1国内研究现状&关键问题
程琥等在Celgard2400 单层PP膜表面涂覆掺有纳米二氧化硅的聚氧乙烯，改善了隔膜的润湿性，提升了隔膜的保液性，提高了锂离子电池的循环性能。Ruiying Miao等则以现有强度较高的液态锂离子电池为基础，使用 3 层 PE 和 PP复合微孔膜作为基体，在其表面上进行 PVDF 涂覆处理，减小了隔膜与极片间间距，减小了锂离子电池的厚度。 2004 年一条采用湿法工艺生产 PE 隔膜的双向拉伸生产线由佛山塑料集团建立了，其生产的产品在 2005 年底开始在市场上销售。20 世纪 90 年代初中国科学院化学研究所开发出了干法双向拉伸工艺，这是一种具有自主知识产权的工艺。
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图1. 2009 年全球锂离子电池材料销售额
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3.国内外生产厂家国内的生产厂家，如深圳兴源材质、佛山金辉高科等已经可以提供小型锂离子电池用隔膜。目前的主要生产厂家为：深圳星源材质，2006年底其研发实现了突破进展，建成了40万平米的湿法生产线，并正在筹建国家级电池隔膜检测中心。佛山金辉高科公司，2004年建成了一条湿法工艺生产PE隔膜的双拉伸生产线，并与比亚迪共同出资组建佛山市金辉高科材料有限公司。新乡市瑞恩新能源材料有限公司于2004 年进行隔膜中试及生产，并于 2008年底形成了1500平方的产能。此外三门峡兴邦特种膜科技也在从事隔膜的生产以及研发。
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2.2国外研究现状
Celgrd 2730 PE 微孔隔膜膜是由熔融拉伸工艺制成的，其性能优良在锂离子电池行业中已得到应用。该种隔膜厚度为 20um，孔隙率达43 %，熔点为 135 ℃，每平方厘米锂离子电阻率达到 2.23 Ω。 Takita等研究发现 UHMWPE 可制备透气性更好的微孔膜。当 HDPE 中 UHMWPE 20 %，按日本 JIS P8117 标准测得透气量为 430 s/100m L；而含 UHMWPE 5 %，透气量则只有 380 s/100m L。 DMS Solutech 公司生产的 Solupor 隔膜，平均孔径为 0.1-2 μm，平均孔隙率为 80 %-90 %，平均面密度为 7-16 g/m2，该种隔膜就是用 UHMWPE为原料生产的。聚丙烯（PP）在低温时抗冲击强度不如 PE，但其延展性、抗张强度均优于PE。 Nitto Denko 从 PP/PE 双层隔膜中提取单层隔膜在 PE 熔点附近，其阻抗增加，在 PP 熔点以下仍具有很高的阻抗。它是采用干燥拉伸法制作的，并且具有 PP 和 PE 的微孔结构。

无纺布陶瓷隔膜在三元动力锂离子电池中的应用研究

无纺布陶瓷隔膜在三元动力锂离子电池中的应用研究林鸿鹏;王娜;方新荣;邓耀明【摘要】对比使用无纺布陶瓷隔离膜和常规PP隔离膜两种隔离膜的锂电池的化学性能及安全性能.使用两种隔离膜的电池,电池容量为20Ah,800次常温循环性能容量保持率95%,能量密度在160wh/kg.运用无纺布隔离膜在动力三元锂离子电池上由于其优异的耐高温性能对电池在高温和热失控的情况下有效阻止正负极短路,从而显著提升了电池的耐高温性能和安全性.【期刊名称】《电池工业》【年(卷),期】2017(021)003【总页数】4页(P12-15)【关键词】锂离子电池;无纺布隔离膜;安全性;能量密度【作者】林鸿鹏;王娜;方新荣;邓耀明【作者单位】东莞市迈科新能源有限公司,广东东莞 523800;东莞市迈科新能源有限公司,广东东莞 523800;东莞市迈科新能源有限公司,广东东莞 523800;东莞市迈科新能源有限公司,广东东莞 523800【正文语种】中文【中图分类】TM2目前国内商品化的动力锂离子电池的正极材料主要以磷酸铁锂和三元复合材料为主。

磷酸铁锂商业化时间相对早、工艺成熟，并因其高安全性和良好的循环性能，在动力电池市场已占有较大份额；但目前商品化的磷酸铁锂电池能量密度最高仅为150Wh/Kg(方型铝壳型号)。

随着客户对品质要求的提高，物流车，乘用车等也开始从燃油转移到电动车，因此，对电池的能量密度提出了更高的要求[1]。

目前在32650圆柱型号上使用NCM111的能量密度可以达到150wh/kg。

高能量密度的需求推动了三元系动力电池的发展。

镍钴锰三元复合材料因其在一定程度上综合了镍酸锂、钴酸锂和锰酸锂的优势，且具有较高的比容量，是目前提升动力电池能量密度理想的首选正极材料[2]。

但三元材料中高镍材料的存在，在充放电会产生多次的相变[3]，导致材料的稳定性及安全性较差；容量稍大的三元动力电池很难通过针刺等安全测试，因而安全性成为三元动力电池市场应用的主要顾虑所在[4]。

锂离子电池三元高镍正极材料的改性及电化学性能研究

锂离子电池三元高镍正极材料的改性及电化学性能研究摘要：为了提高锂离子电池的性能，本研究采用了化学共沉淀法制备了三元高镍正极材料。

随后，对其进行了改性处理，包括高温焙烧、表面修饰和掺杂等方法，并研究了不同改性方法对其电化学性能的影响。

结果表明，采用掺杂方法改性的三元高镍正极材料具有更好的电化学性能，其中最佳掺杂剂为钴和铁，能够显著提高其比容量和循环寿命。

关键词：锂离子电池；三元高镍正极材料；改性；电化学性能引言锂离子电池是目前最广泛应用的一种可充电电池，具有高能量密度、长循环寿命等优点。

其中正极材料是决定电池性能的关键因素之一，而三元高镍正极材料由于具有高的比容量和低的成本，在近年来受到了广泛的研究。

然而，其电化学性能仍存在一些缺陷，如循环寿命短、容量衰减等问题。

因此，如何改善其性能成为了当前研究的重要方向之一。

方法本研究采用化学共沉淀法制备了三元高镍正极材料，其中镍、钴、锰的质量比为5:3:2。

随后，对其进行了高温焙烧、表面修饰和掺杂等方法进行改性处理。

结果与讨论通过扫描电镜和透射电镜等实验手段对样品进行了形貌和结构表征，发现掺杂元素的引入能够显著改变材料的颗粒形貌和晶体结构。

同时，改性后的三元高镍正极材料具有更优异的电化学性能，在充放电容量、循环寿命等方面均有明显提高。

其中，采用掺杂方法改性的样品具有最佳的性能表现，钴和铁掺杂元素的引入能够显著提高其比容量和循环寿命，且其性能稳定性较高。

结论本研究通过对三元高镍正极材料进行改性处理，发现掺杂方法能够显著提高其电化学性能，其中最佳掺杂元素为钴和铁。

该研究为提高锂离子电池性能提供了新思路和方法。

离子电池是目前最常用的可充电电池之一，在诸多领域得到广泛应用，比如移动通信、电动汽车、储能系统等。

其中，三元高镍正极材料由于其高比容量、低成本等优点而备受研究者们的关注，然而其电化学性能仍存在不足之处，主要体现在循环寿命短、容量衰减等方面。

因此，如何提高该材料的性能成为当前研究的热点问题之一。

锂离子电池陶瓷隔膜的热降解行为

锂离子电池陶瓷隔膜的热降解行为荣彬森;鲁伊恒;吴婧;李康;胡佳信【摘要】研究了锂离子电池陶瓷隔膜的热稳定性及热降解动力学,采用热重分析法,在氮气气氛中,升温速率分别为5、10、20和30℃/min的条件下,利用Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa、Friedman和Modified Coats-Redfern方法对隔膜的非等温热分解动力学数据进行了分析.TG曲线显示隔膜分解率达到10％和15％时,最低热降解温度分别为424.5和431.5℃;隔膜的热降解为一步法,分解的温度区间为350～520℃,热分解的表观活化能为205.25 kJ/molo分解率达到1.O％、2.0％和5.0％时,隔膜的最低分解温度分别为354.7、377.9和409.2℃;最大转化率为68.39％,对应最低分解温度为474.4℃,而残余碳化物及氧化铝为31.61％.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2018(042)010【总页数】4页(P1458-1461)【关键词】陶瓷隔膜;热稳定性;热降解动力学;锂离子电池【作者】荣彬森;鲁伊恒;吴婧;李康;胡佳信【作者单位】安徽理工大学化学工程学院,安徽淮南232001;安徽理工大学化学工程学院,安徽淮南232001;安徽理工大学化学工程学院,安徽淮南232001;安徽理工大学化学工程学院,安徽淮南232001;安徽理工大学化学工程学院,安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】TM912隔膜或隔离器是锂离子电池的重要组成部分，其具有电子绝缘性，因此可以隔离正负极，避免出现短路现象，同时具有离子导电性，可以保证锂离子电池的电化学性能。

目前文献报道较多[1-3]的主要研究热点有：为改善热和电化学性能制备的关闭功能化无纺布隔离膜(SFNS)，其200℃显示热稳定[4]；通过可溶性制备前体和非溶剂诱导的相分离过程，制备高耐热聚酰亚胺锂离子隔膜[5]，用于锂离子电池的陶瓷/共聚酰亚胺涂覆的聚丙烯隔膜，考察其协同热稳定性[6]；研究凝胶P(VdF/HFP)/PVAc/六氟磷酸锂，含有纳米ZnO填料的复合电解质[7]，制备Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3基无机有机物复合隔膜，以增强热稳定性；研究电池组件和水对LiPF6基锂离子电池电解质的热和化学稳定性的影响，以及商用18650型锂离子电池的老化与热稳定性的相关性[8]；研究二氧化钛陶瓷聚乙烯隔膜用于锂离子电池的热稳定性和电化学性能[9]；研究影响锂离子电池安全的阻燃隔膜[10]，薄陶瓷涂层对聚乙烯隔膜热和电化学性能的影响[11]，石墨中的边缘/基础/缺陷比以及它们对锂离子电池热稳定性的影响；研究LiPF6基电解质中氟代碳酸亚乙酯的热不稳定性，将坚固耐热的三聚氰胺甲醛改性玻璃纤维复合隔板用于高性能锂离子电池[12]；研究膨胀聚四氟乙烯增强聚偏二氟乙烯六氟丙烯隔板的高热稳定性锂离子电池[13]，通过多巴胺引发的ATRP来改性PMMA隔离器及具有陶瓷毡隔离器的热电池[14]；研究微孔结构对热收缩和电化学性能的影响，如Al2O3/聚偏氟乙烯-六氟丙烯-锂离子电池复合隔板，由夹层凝胶聚合物电解质制备高容量和循环稳定性可充电锂硫电池及无机薄膜涂层多孔隔膜[15]；研究氟化SiO2纳米颗粒对热的影响和非织造/PVdF-HFP的电化学性能锂离子电池的复合分离器 [16]；研究锂离子电池有机硅电解质的热和电化学稳定性，增强聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物涂覆的聚乙烯隔膜，提高锂离子电池的电化学和热性能[17]；调查分级纳米/微结构的导热隔板，用于改善电池的热管理[18]；将热纺丝纳米纤维用于三明治聚酰亚胺/聚(偏二氟乙烯)/聚酰亚胺分离器[19]，使用二氟(草酸)硼酸锂(LiDFOB)添加剂，以改善锂离子电池电解质的热稳定性，使用氟化磷腈共溶剂，来改善锂离子电池电解液的热和安全性能；研究γ射线辐射对聚乙烯隔膜用于锂离子电池热和电化学性能的影响，探索可再生优质耐热纤维素复合无纺布作为锂离子电池的隔膜，通过具有高热阻的聚合物的表面涂层，来提高聚乙烯锂离子电池隔膜的熔化温度[20]，电纺PPESK/PVDF/PPESK复合隔膜用于锂离子电池[21]；研究具有高安全性能的玻璃纤维织物垫作为锂离子电池的隔膜[22]；使用物理的、热和电化学技术表征拉伸聚乙烯隔膜[23]，阻燃涂层聚烯烃隔膜用于锂离子电池的安全[24]，采用电子束照射聚乙烯膜改善锂离子电池的电化学和热性能；研究有机酯和醚与锂离子电池中沉积锂的热不稳定性，锂离子电池GBL基电解质的热和电化学性能。

锂离子电池陶瓷复合全固态电解质的制备和性能研究

锂离子电池陶瓷复合全固态电解质的制备和性能研究李承斌;岳红云;王秋娴;李静娴;杨书廷【摘要】Poly(ethylene oxide) (PEO) as a kind of promising candidates of polymer electrolyte is widely applied in all solid lithium ion batteries. In this study, a novel ceramic composite solid electrolyte (CLASP) was prepared by dip-coating PEO-LAGP-SN-LiTFSI (PEO-SPE) into Al2O3 nonwoven membrane. And all solid batteries were assembled with CLASP. CLASP showed excellent thermostability even at 170℃ for 2 h. When the ratio of PEO: LAGP: SN: LiT-FSI was 3: 1: 1: 1, the conductivities of CLASP reached 3.66×10-5 S/cm at 25℃ and 2.52×10-4 S/cmat 100℃, re-spectively. The electrochemical window of CLASP was 5.5 V, which had great potential to apply in battery with high voltage cathode material. The cycling performance of all solid batteries with CLASP was greatly improved at 55℃ as well. This new ceramic composite, solid polymer electrolyte, with all these outstanding performance is a promising candidate of all solid electrolytes.%以负载Al2O3的无纺布为支撑膜,浸涂PEO-LAGP-SN-LiTFSI的乙腈共混液干燥后制得新型复合固态电解质膜(CLASP).该膜的热稳定性好,即使在170℃的高温下依然不发生形变.当浸涂共混液中PEO:LAGP:SN:LiTFSI为3:1:1:1,固含量为10wt％时,室温电导率可以达到3.66×10-5 S/cm,100℃时电导率可达2.52×10-4 S/cm.CLASP膜的电化学窗口宽,以该膜代替液态电解质装配的全固态LiFePO4/CLASP/Li电池,在55℃循环时表现出良好的循环稳定性,高的库伦效率,有望成为电化学性能优越的全固态电解质.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2017(032)008【总页数】5页(P801-805)【关键词】全固态;复合电解质;磷酸锗铝锂;耐热【作者】李承斌;岳红云;王秋娴;李静娴;杨书廷【作者单位】河南师范大学物理与材料科学学院,新乡453007;河南工学院电气工程系,新乡453003;河南师范大学化学化工学院, 动力电源及关键材料国家地方联合工程实验室, 新乡453007;河南师范大学化学化工学院, 动力电源及关键材料国家地方联合工程实验室, 新乡453007;河南师范大学化学化工学院, 动力电源及关键材料国家地方联合工程实验室, 新乡453007;河南师范大学物理与材料科学学院,新乡453007;河南师范大学化学化工学院, 动力电源及关键材料国家地方联合工程实验室, 新乡453007【正文语种】中文【中图分类】Q152自从1991年索尼开发出商用锂离子电池以来, 锂离子电池以其具有高的能量密度, 无记忆效应, 环境友好等特点被广泛应用于手机和笔记本等数码产品中[1-3]。

车用锂离子电池隔膜特性的试验研究

的能源模式。但锂离子电池的安全性能一直是困扰
其应用的主要问题。隔膜是决定锂离子电池安全性能的主要部件，它是具有多孔结构的电绝缘性薄膜。隔膜的基本功能是：１分隔电池正负极，（）阻止电子传导，免发避
Ｋｅｗｏｒ：ｌｔｉｍｏｂｔｅｙ；ｓｐａａｏｌ；ｔｒａｒｏｍａｅ；ｓｆｔｙｄｓｉｈｕｉｎａｔｒｅｒｔｒｆｍｉｈｅｍｌｐｅｆｒｎｃａｅｙ
够的化学稳定性、力学稳定性和力学稳定性。热
ＸｎＥ．ａｄｔｅｒｔｅｍａｅｆｒｎｅｒｎｌｚｄｂＧａｄＤＣ．ＩｄｉｏＲＤａｄＳＭｎｈｉｈｒｌｒｍａｃｓａｅａａｙｅｙＴＡｎＳｐｏｎａｄｔｎ，ｔｅｍｅｈｎｃｎｉｈｃａｉａａｄｌｈａ —ｅｉａｔｅｆｒｎｅ，ａｌａｉｕｄａｓｒｅｅｆｅａａｏｌｍａｅａｅａｓｅｔｄｈｅｕｔｈｗｅｔｒｓｓｎｒｍａｃｓｓｗｅｌｓｌｉｂｏｂｎｙｏｐｒｔｒｆｍｔｒｌａｌｔｓｅ．Ｔｅｒｓｌｓｏｔｐｏｑｓｉｉｒｏｓ
ｔａｏｏｙｌｆｎｓｐｒｔｒｆｍａｅｔｒｈａ－ｅｉｔｎｒｏａｃｈｔｎｎｐｌｏｅｅａａｏｉｈｓｂｔｅｔｒｓｓａｔｐｅｆｒｎｅ，ｂｔｐｏｅｃａｉａｅｆｒｎｃｉｌｅｍｕｏｒｒｍｅｈｎｃｌｐｒｏｍａｅ．

锂离子电池隔膜相关知识

锂离子电池隔膜相关知识锂离子电池隔膜是电池中非常重要的一个部件，主要作用是隔离正、负极，防止电解质在两极之间短路，从而影响电池的正常运行。

除此之外，隔膜还具有控制电池内部反应速率、稳定电压和提高电池寿命等重要作用。

下面就来介绍一下锂离子电池隔膜的相关知识。

一、隔膜的类型目前，锂离子电池隔膜的类型主要有以下几种：1.聚合物隔膜：是目前用得最多的一种隔膜，具有较高的热稳定性、较小的内阻和良好的电解液湿润性。

2.玻璃纤维隔膜：通常用于高温应用，具有较高的耐热性，但对于电解质的湿润性较差。

3.陶瓷隔膜：是目前最新研发的一种隔膜，具有优异的耐高温性和机械性能。

4.晶格氧化物隔膜：通过在金属箔上沉积氧化物陶瓷保护层制成，具有优异的抗渗透性和高电导率。

二、隔膜的材料及制造工艺隔膜的材料主要有聚合物、陶瓷、玻璃纤维和晶格氧化物等。

其中，聚合物材料由于其良好的湿润性、塑性和热稳定性，成为了制造锂离子电池隔膜的主要选择。

聚合物隔膜的制造工艺可以分为两种：一种是湿法制造，利用溶剂交联等方法制备；另一种是干法制造，通过高压和高温的方法制造而成。

三、隔膜的性能参数1.厚度：隔膜厚度对于电池的内阻、容量和性能具有重要影响。

一般隔膜的厚度为10-50um。

2.孔径：隔膜的孔径可以影响电解液的传导及电池的实际性能表现。

3.热稳定性：隔膜的热稳定性主要指在高温环境下，隔膜的变形率、气泡、缩孔等，越低越好。

4.抗渗透性：隔膜的渗透性指隔膜对电解液的耗损程度，抗渗透性越好，电池的寿命越长。

5.氧化还原性能：隔膜的氧化还原性能能够影响电池的负荷承载能力和寿命。

综上所述，锂离子电池隔膜作为电池中至关重要的一个部件，对于电池的安全性、性能和寿命等方面有着至关重要的影响。

在电池生产中，应该根据实际需求和使用环境选择适当的隔膜材料和制造工艺，并注意控制隔膜的厚度、孔径、热稳定性、抗渗透性和氧化还原性能等关键性能指标，以进一步提高锂离子电池的性能和可靠性。