2018/9/12 旺材锂电 -微信公众平台 【隔膜】锂离子电池隔膜的多功能化趋势 旺材锂电 2017-10-17 更多，更及时的干货内容，请加我们的微信公众号：wc_guli 诚邀业内人士及机构向我们投稿，投稿有礼 投稿邮箱：tougao@maicai360 关键词：隔膜；技术干货；制造工艺；深度分析 文 ◎新能源Leader 隔膜是锂离子电池的重要组成部分，传统的聚合隔膜主要具有两个功能，第一个是电子绝缘，即保证锂离子电池正负极之间实现电子绝缘，防止短路 的发生。第二个功能是导通离子，一般而言传统的隔膜都具有多孔结构，电解液能够渗入隔膜的内部，使得离子能够穿过隔膜，实现离子导通。 　　 为了保证锂离子电池的安全性，人们设计了PP-PE-PP三层复合隔膜，该隔膜的特点是在电池发生短路或者放电电流过大时，由于电池温度升高，导 致电池内的温度超过隔膜中间层PE的熔点，但是没有超过PP的熔点，熔化的PE材料能够渗入到PP层的微孔之中，从而阻断离子在正负极之间的迁 移，因此达到阻断锂离子电池放电的目的，提升电池的安全性。PP-PE-PP三层隔膜是锂离子电池隔膜向着多功能化迈出的重要一步，在保证隔膜的 基本功能的基础上提高了锂离子电池的安全性。 　　 隔膜的多功能化是一个重要的发展趋势，对于提高锂离子电池的安全性和电化学性能都有重要的意义。随着锂离子电池比能量的提升，正极材料开始 普遍采用三元材料、锰酸锂作为正极，三元材料存在一个很大的问题是过渡金属元素的溶解问题，特别是Mn元素溶解后，会迁移到负极表面上，造 成负极SEI膜破坏和再生长，引起电池内阻的上升，电池性能下降，在高温下这一现象将更加明显。为了解决过渡金属元素的溶解问题，以色列巴伊 mp.weixin.qq/s?__biz=MzI0ODc5NTQ4NQ==&tempkey=OTczXzV1YVJ1eDQwOEFUVnI2OHpUNlc5MDJ5eFlKd05pOHZkWkVVMDVzWjVBMFMxc3c3YzU2VE00TUtkZHZLX0haMVZ5SWZZLW9NV1FC… 1/5 2018/9/12 旺材锂电 -微信公众平台 兰大学的Anjan Banerjee开发了一款功能性隔膜，该隔膜具有含氮化合物，能够捕捉在电解液中的Mn离子，减少Mn元素在负极的沉积，从而显著 的提升含Mn材料的循环性能【1】。实验显示，采用该款隔膜的LiMn2O4／石墨电池在55℃下循环30天，实验组电池容量要比对照组电池高 75%-125%。通过对负极表面元素检测，采用该功能隔膜的电池的负极表面的Mn元素比对照组低13-21倍。XRD衍射数据显示，采用该隔膜的LMO 材料晶体结构转变要明显小于对照组，这表明通过净化电解液中的Mn元素，可以有效的抑制正极活性物质晶格结构转变，提升电池的循环性能。通 过净化电解液中的Mn元素，能够减少迁移的负极的Mn元素，从而减少SEI膜的破坏，提升电池的循环性能。 　　 造成正极材料中的过渡金属元素的溶解、电池性能下降等问题的很重要的一个原因就是电解液中分解产生的HF，电解液中的HF主要是因为LiPF6分 解导致的。LiPF6在电解液中会发生分解LiPF6=LiF+PF5，在电解液中有水存在的前提下，PF5会进一步发生分解PF5+H2O=2HF+PF3O，上述反 应产生的HF和路易斯酸（PF5、PF3O等）会引发锂离子电池内的副反应，导致电池性能下降，例如研究显示在LiFePO4 ／石墨电池中添加 1000ppm的水分就会导致电池的循环寿命出现显著的下降，寿命不足50次，EIS测试表明在给电池中增加水分后会导致电池内阻明显的增加，这说 明额外的水分是引起电解液中LiPF6发生分解，产生的HF和路易斯酸会在电池内引发副反应，从而使的锂离子电池生成高阻抗的SEI膜，影响锂离子 电池的寿命【2】。 为了解决锂离子电池内部由于LiPF6分解所产生的HF和路易斯酸等对电池寿命的影响，