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2024-06-14 返回

锂电池隔膜和极片材料介绍

锂电隔膜、极片材料在锂电池中起着至关重要的作用。

锂电隔膜是位于正极片和负极片之间的一层多孔薄膜，主要材料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等。

它的主要功能是隔离正负极，防止短路，同时允许锂离子自由通过。隔膜需要具备良好的化学稳定性、较高的机械强度、合适的孔隙率和孔径分布等特性。

高质量的隔膜能有效提升电池的安全性和性能，确保锂离子在充放电过程中顺畅传输，并且在电池受到外力冲击等情况下依然保持稳定。

极片则包括正极片和负极片。正极片的常见材料有三元材料（如镍钴锰酸锂）、磷酸铁锂等。

三元材料具有较高的能量密度和较好的倍率性能，适合应用于对能量要求较高的场景；磷酸铁锂则具有更好的安全性和循环寿命。

负极片通常使用石墨等碳材料，它具有良好的导电性和锂离子嵌入脱出能力。极片的制作工艺对电池性能影响很大，包括活性材料的涂布均匀度、压实密度等。

隔膜和极片材料的不断发展和创新是推动锂电池技术进步的关键因素之一。研究人员致力于开发性能更优、成本更低、更安全的隔膜和极片材料。

例如，研发新型隔膜材料以提高其耐高温性能和离子电导率；探索新的正极材料来进一步提升能量密度和循环稳定性等。

这些努力都在不断推动着锂电池在电动汽车、储能等领域的广泛应用和持续发展。

隔膜是锂离子电池的重要组成部分，以下是一些目前市场上比较先进的隔膜材料：

- 三嗪框架聚合物离子膜：中国科学技术大学徐铜文、杨正金教授团队与合作者设计的这类新型离子膜，解决了离子膜材料“传导性-选择性”相互制约的难题。

其展示出了近无摩擦的离子传递，实现了水系有机液流电池快充，电池充放电电流密度达到500mA/cm2，是当前普遍报道值的5倍以上。

- 抗溶胀隔膜：由纳米纤维素构成，能让相关电池的库仑效率达到99.7%，可实现680小时的稳定循环，在水系电化学储能器件上具备一定的应用前景。

这种隔膜可以促进隔膜在电化学过程中的机械稳定性，同样适用于有机电解液，也可以充当“材料保护层”的角色。

- 纳米纤维隔膜：是以天然纤维与化学纤维为基体，具有良好的透气性、孔隙率和电解液亲和性，耐高温、高电压，可明显改善隔膜材料的可润湿性，有效提高了隔膜的耐热性和离子传导性能。

- PET基耐高温锂离子电池隔膜：相较于商业聚烯烃隔膜，具有更加均一的孔径分布和更优异的电解液润湿性，表现出良好的耐高温性能。

电池测试结果表明，该PET隔膜具有更高的锂离子迁移数（0.59）以及优异的常温和高温循环性能。