锂离子电池主要结构有正、负极材料,电解液,隔膜和电池外壳等材料。隔膜是锂电池的重要组成部分,用在锂电池的正极和负极之间,其基本作用是隔离正极和负极以防止电池短路,同时保证锂离子在充电和放电期间能正常通过微孔通道以保证电池正常工作。其性能的好坏直接影响电池的容量、倍率、寿命以及安全等性能,被业界称为电池的第三电极。
目前规模化生产的锂电池隔膜采用主要为PP、PE隔膜以及以这两种隔膜为基体的涂覆隔膜。与此对应的生产工艺为干法、湿法、涂覆。其中根据成孔机理的不同,干法又分成干法单向拉伸、干法双向拉伸两种不同工艺。
随着锂电池技术的不断提升,原有的干法、湿法工艺制成的PP、PE隔膜由于其材料自身性质如熔点低、耐热性差等限制,已经逐渐无法满足锂电池的技术要求。为改善基膜安全性和电化学性能,不同的涂覆工艺被越来越多的利用到隔膜领域。目前市场上涂覆材料种类主要分为无机涂覆、有机涂覆、有机+无机涂覆三种方式,其中无机涂覆材料以陶瓷、勃姆石为主,有机涂覆材料以聚偏氟乙烯、芳纶为主。
锂电池隔膜涂覆液的组成包含以下部分:
1. 主体树脂:主体树脂占涂覆液总量的绝大部分,起到粘合剂的作用,使涂层在隔膜表面形成连续、均匀的薄膜。
2. 功能材料:功能材料是实现隔膜特定性能的主要成分,例如,可以加入耐腐蚀剂、抗氧化剂、阻燃剂等,以提高隔膜的耐腐蚀性、抗氧化性和阻燃性。
3. 溶剂:溶剂的主要作用是调节涂层的黏度,使涂覆液具有良好的涂布性能。
4. 添加剂:添加剂可以调节涂层的硬度、光洁度等,同时还可以提高涂层的耐热性、耐紫外线稳定性等。
此外,为了制备高质量的锂电池隔膜,还需要加入陶瓷颗粒以增强涂层的机械强度和稳定性。最后,通过调节粘度,可以得到所需的涂覆液。这种涂覆液具有高浸润性,可以缩短浸润时间,节约生产成本,并能降低电池界面阻抗,提升电池容量,改善放电倍率特性。
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