鋰離子電池隔膜的研究及發(fā)展現(xiàn)狀(參考版)
2025-07-01 22:26本頁(yè)面
【正文】 12 / 12。預(yù)計(jì)到2012年，國(guó)內(nèi)新能源汽車的年產(chǎn)量將達(dá)到100萬(wàn)輛，屆時(shí)我國(guó)新能源汽車鋰電池產(chǎn)值將達(dá)700億元。據(jù)推算，鎳氫電池的主流地位將可延續(xù)至2011年,但是2011年之后鋰電池將逐漸侵蝕鎳氫電池的市場(chǎng)份額。2009年及未來(lái)幾年，鋰電池還有課題需要繼續(xù)攻關(guān),如安全性,因此商業(yè)化尚需時(shí)日。因此,無(wú)論是鋰離子電池本身特點(diǎn),還是我國(guó)目前的現(xiàn)狀,發(fā)展鋰離子動(dòng)力電池都將是我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)化的主要方向。其二,技術(shù)優(yōu)勢(shì)。鋰電汽車的最主要關(guān)鍵部件是鋰離子動(dòng)力電池和永磁同步電機(jī),鋰離子動(dòng)力電池的主要原材料鋰、錳、鐵、釩等在我國(guó)都是富產(chǎn)資源。2009年以來(lái)，受全球金融危機(jī)的影響，我國(guó)注冊(cè)鋰電池企業(yè)的1500多家，實(shí)際在市場(chǎng)活躍的卻只不過(guò)百家左右，面對(duì)全球性的金融危機(jī)，將給鋰電行業(yè)帶來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)的推動(dòng)作用。大部分材料實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，國(guó)內(nèi)已自建和引進(jìn)多條生產(chǎn)線，配套材料廠也有很多個(gè)，均已形成大規(guī)模生產(chǎn)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。根據(jù)統(tǒng)計(jì),目前全國(guó)實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰批量生產(chǎn)的企業(yè)有12家,年產(chǎn)量2400噸。自從商業(yè)化以來(lái)，鋰離子電池不斷攻城略地，已在便攜式電器如手提電腦、攝像機(jī)、移動(dòng)通訊中得到普遍應(yīng)用。目前動(dòng)力電池主要是鎳氫電池和鋰電池2種形式，混合動(dòng)力電池目前多采用鎳氫材料，但由于鎳氫電池的一些技術(shù)性能已經(jīng)接近理論極限值，因此并不被認(rèn)為是未來(lái)的發(fā)展方向。 鋰離子電池的發(fā)展趨勢(shì)是進(jìn)一步降低制造成本，提高安全性和循環(huán)壽命，開發(fā)出可再生能源儲(chǔ)能電池和電動(dòng)車用電池，實(shí)現(xiàn)鋰離子電池高性能、低價(jià)格的目標(biāo)。由于鋰電池具有潛在的爆炸危險(xiǎn)，隔膜的安全性至關(guān)重要，因此隔膜不能做得很薄，同時(shí)對(duì)技術(shù)的要求也越來(lái)越高。在一些小型電子產(chǎn)品中(如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等)為迎合美觀、便于攜帶的需求，電池廠將電池的電芯做得非常小巧，為追求高能量密度，則需要在有限的空間中容納更多的電極材料，希望隔膜的厚度越薄越好，但又不至于影響電池的容量、循環(huán)性能以及安全性能等，因此體積更小對(duì)隔膜來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)。 4鋰離子電池隔膜的發(fā)展趨勢(shì) 但由于采用纖維素?zé)o紡布，且表面具有壓實(shí)的Al2O3，所以其孔隙率較低，因而在性能方面仍需要不斷完善。 Separion隔膜：在新型鋰離子電池隔膜的研究中，德國(guó)德固賽公司結(jié)合有機(jī)物的柔性和無(wú)機(jī)物良好熱穩(wěn)定性的特點(diǎn)，生產(chǎn)的商品名為Separion的隔膜占據(jù)了一定的先機(jī)，已批量生產(chǎn)，其制備方法是在纖維素?zé)o紡布上復(fù)合Al2O3或其他無(wú)機(jī)物。目前其正積極與中信國(guó)安盟固利公司合作籌備中試，爭(zhēng)取盡快把這一成果推向產(chǎn)業(yè)化。研制了多點(diǎn)多噴頭靜電紡絲設(shè)備，開發(fā)具有生產(chǎn)價(jià)值的制備技術(shù)，掌握了納米纖維膜孔隙率控制技術(shù)。 高孔隙率納米纖維隔膜：近年來(lái)，納米纖維膜的制備技術(shù)受到廣泛關(guān)注，而靜電紡絲是最為重要的方法，但在解決單噴頭靜電紡絲的局限、納米絲之間不黏結(jié)和薄膜力學(xué)性能低等關(guān)鍵技術(shù)方面有待突破。價(jià)格及其他一些技術(shù)問(wèn)題，如常溫下離子電導(dǎo)率低等是限制其應(yīng)用的重要原因，因此聚合物電解質(zhì)要完全代替PE、PP膜而單獨(dú)作為鋰離子電池隔膜，還有許多問(wèn)題需要解決。謝健等采用溶液澆注和電解液吸收的方法制備了(PVDFHFP)/納米Al2O3基聚合物凝膠電解質(zhì)隔膜，其具有較高的電解液吸收率及良好的力學(xué)性能。 聚合物電解質(zhì)隔膜：聚合物鋰離子電池是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，由于采用固態(tài)(膠體)電解質(zhì)代替液態(tài)電解質(zhì)，聚合物鋰離子電池不會(huì)產(chǎn)生漏液與燃燒爆炸等安全上的問(wèn)題。Ko等也研究了采用接枝了甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)的單層PE為隔膜的鋰離子電池的性能，發(fā)現(xiàn)采用PEgMA接枝隔膜后鋰離子電池的循環(huán)性能得到較大幅度的提高，這是因?yàn)楦裟そ又螅郝屎捅Ｒ盒缘玫教岣?。程琥等在Celgard2400單層PP膜表面涂覆摻有納米二氧化硅的聚氧乙烯，改善了隔膜的潤(rùn)濕性，提高了隔膜的循環(huán)性。 3 .2隔膜表面改性 F .G .B .Obms等研究發(fā)現(xiàn)：Solupur材料具存低曲率、高強(qiáng)度和較好的潤(rùn)濕性。Nitto Denko公司采用干燥拉伸法，從PP／PE雙層隔膜中提取了單層隔膜，其具有PP和PE微孔結(jié)構(gòu)，在PE熔點(diǎn)附近，其阻抗增加，在PP熔點(diǎn)以下仍具有很高的阻抗?？紤]到安全性能，鋰離于電池隔膜通常要求具有較低的閉孔溫度和較高的熔斷溫度，因此，多層隔膜的研究受到廣泛關(guān)注，多層隔膜結(jié)合了PE和PP的優(yōu)點(diǎn)。 干法工藝主要以PP為主要原料，而濕法工藝主要以PE為主要原料。 3鋰離子電池隔膜的研究現(xiàn)狀濕法工藝可以得到復(fù)雜的三維纖維狀結(jié)構(gòu)的孔，孔的曲折度相對(duì)較高，而干法工藝是拉伸成孔，因此空隙狹長(zhǎng)，成扁圓形，孔曲折度較低。 采用該法的公司有日本的旭化成、東然、日東以及美國(guó)的Entek等，用濕法雙向拉伸方法生產(chǎn)的隔膜孔徑范圍處于相微觀界面的尺寸數(shù)量級(jí)，比較小而均勻，雙向的拉伸比均可達(dá)到5～7，因而隔膜性能呈現(xiàn)各向同性，橫向拉伸強(qiáng)度高，穿刺強(qiáng)度大，正常的工藝流程不會(huì)造成穿孔，產(chǎn)品可以做得更薄，使電池能量密度更高。 2．2濕法工藝 干法拉伸工藝較簡(jiǎn)單，且無(wú)污染，是鋰離
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