锂离子电池隔膜材料研究进展之---间位芳纶
作为锂电池包的关键材料,隔膜在其中扮演着电子隔绝的作用。在技术发展领域,传统的聚烯烃隔膜已无法满足当前锂电池包的需求,高孔隙率、高热阻、高熔点、高强度、对电解液具有良好浸润性是今后锂电池包材料的发展方向。间位芳纶就是其中之一。
什么是间位芳纶?
PMIA 是一种芳香族聚酰胺,在其骨架上有元苯酰胺型支链,具有高达 400℃的热阻,由于其阻燃性能高,应用此材料的隔膜能提高电池的安全性能。此外,由于羰基基团的极性相对较高,使得隔膜在电解液中具有较高的润湿性,从而提高了隔膜的电化学性质。一般而言,PMIA 隔膜是通过非纺织的方法制造,如静电纺丝法,但是由于非纺织隔膜自身存在的问题,如孔径较大会导致自放电,从而影响电池的安全性能和电化学表现,在一定程度上限制了非纺织隔膜的应用,而相转化法由于其通用性和可控制性,使其具备商业化的前景。
PMIA隔膜截面SEM图和孔径分布图
浙江大学朱宝库团队(2016)通过相转化法制造了海绵状的PMIA隔膜,如图,孔径分布集中,90%的孔径在微米以下,且拉伸强度较高达到了10.3Mpa。相转化法制造的PMIA隔膜具有优良的热稳定性,在温度上升至 400℃时仍没有明显质量损失,隔膜在 160℃下处理 1h没有收缩。同样由于强极性官能团使得PMIA隔膜接触角较小,仅有11.3°,且海绵状结构使得其吸液迅速,提高了隔膜的润湿性能,使得电池的活化时间减少,长循环的稳定性提高。另外由于海绵状结构的PMIA隔膜内部互相连通的多孔结构,使锂离子在其中传输通畅,因此相转化法制造的隔膜离子电导率高达1.51mS˙cm -1 。
蓝科途为电池安全保驾护航
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蓝科途——新材料,新生活
文章部分摘自北极星储能网
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