我們都知道電池。我們也習(xí)慣了它們的工作方式。電池可確保我們的便攜式電子產(chǎn)品（手機(jī)、筆記本電腦等）充滿電。但是，我們大多數(shù)人不了解電池的工作原理。不過(guò)，如果您不擔(dān)心，這會(huì)有所幫助。本文簡(jiǎn)化并解釋了您需要了解的有關(guān)電池隔膜的所有信息。

讓我們潛入。 

什么是電池隔膜？

電池隔膜是其陽(yáng)極和陰極之間的滲透膜。這兩個(gè)是電池的電極。 

隔板將兩個(gè)電極分開(kāi)以避免電短路。陽(yáng)極是正極，陰極是負(fù)極。

此外，隔板是一個(gè)關(guān)鍵部件。它充當(dāng)電子進(jìn)出陰極或陽(yáng)極的通道。電池隔膜必須是多孔的，以允許鋰離子的運(yùn)輸。

鋰離子電池的性能和效率取決于隔膜的特性和結(jié)構(gòu)。

電池隔膜的作用是什么？

電池隔板的作用是通過(guò)避免短路來(lái)保證安全。

但這還不是全部。

電池隔板的主要作用是讓離子安全移動(dòng)。這就是使電池為您的電子設(shè)備充電的原因。 

當(dāng)電池充電時(shí)，電子從陽(yáng)極移動(dòng)到陰極。當(dāng)電子反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，從陰極到陽(yáng)極，電池正在放電。  

電池隔膜的結(jié)構(gòu)是什么？

該結(jié)構(gòu)大約由三個(gè)部分組成——陰極、陽(yáng)極和多孔隔板。很簡(jiǎn)單吧？ 

AA 電池結(jié)構(gòu)

電子運(yùn)動(dòng)來(lái)自陽(yáng)極或陰極電極。陰極是負(fù)極，而陽(yáng)極是正極，這取決于電池的充電或放電作用。  

隔板是多孔的以允許電子運(yùn)動(dòng)。為了提高效率，隔板通常由形成微孔層的聚合物膜組成。

雖然人眼看不到這些孔，但它們?cè)试S鋰離子運(yùn)動(dòng)。

沒(méi)有隔板，電池的功能就失效了。當(dāng)輔助電池是理想的（自放電）時(shí)，多孔聚烯烴薄膜可以控制離子的泄漏。 

微孔層不允許導(dǎo)電，因此始終充當(dāng)隔離器。

唯一需要注意的是溫度會(huì)影響隔板的性能。如果溫度升高到一定程度，毛孔就會(huì)堵塞并關(guān)閉。因此，它停止了鋰離子的運(yùn)動(dòng)。

哪些材料可以制作電池商用隔板？

材料必須是非導(dǎo)體。并且應(yīng)該有很好的熱穩(wěn)定性（本文后面會(huì)解釋?zhuān)?/span>

制造商使用特殊的聚烯烴等級(jí)來(lái)生產(chǎn)可充電鋰離子電池。聚烯烴材料是通過(guò)將聚乙烯和聚丙烯層壓在一起而產(chǎn)生的。

聚烯烴是優(yōu)選的，因?yàn)槠錂C(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性。由于成本低，公司也更喜歡聚烯烴。

下圖是聚烯烴電池隔膜，因此適用于可充電電池。 

除聚烯烴外，其他材料包括：

• 聚氯乙烯 

• 尼龍?zhí)沾赏繉?/span>

• 聚酯纖維

• 石棉

• 玻璃和

• 四氟乙烯。 

電池隔膜的制造工藝

與其結(jié)構(gòu)一樣，電池隔膜的生產(chǎn)工藝也很簡(jiǎn)單。該過(guò)程是通過(guò)拉伸或濕法加工聚烯烴材料。

干式程序包括使用機(jī)械力來(lái)產(chǎn)生孔。并且適用于更高的功率密度。 

濕法包括向聚烯烴薄膜材料中添加添加劑。因此，它是產(chǎn)生孔隙的化學(xué)過(guò)程。

雖然簡(jiǎn)單，但干燥過(guò)程會(huì)導(dǎo)致毛孔具有不同的大小。結(jié)果是分離器的效率降低。干燥過(guò)程還會(huì)削弱隔板，從而最大限度地降低其穿刺強(qiáng)度。

濕法工藝稍微復(fù)雜一些——而且也很昂貴。幸運(yùn)的是，它為分離器創(chuàng)造了相同的孔徑。結(jié)果是潤(rùn)濕性的改善。

旁注 - 潤(rùn)濕性是電池隔膜被其電解質(zhì)溶液“潤(rùn)濕”的能力。雖然濕法是有效的，但它不會(huì)增加電解質(zhì)的保留。

電池隔膜的特性是什么？

這個(gè)問(wèn)題有助于理解什么是好的輔助電池隔板。隔板不僅負(fù)責(zé)電池的效率，還負(fù)責(zé)安全。

通過(guò)檢查它們的不同屬性，我們最好地了解這兩個(gè)要求（效率和安全性）。所以讓我們?cè)囈辉嚢伞?nbsp;

鋰離子電池

1. 化學(xué)穩(wěn)定性

如您所知，電池隔膜應(yīng)該具有非導(dǎo)電性。也就是說(shuō)，隔膜不應(yīng)與陽(yáng)極或陰極電極發(fā)生反應(yīng)。

此外，隔板需要保持化學(xué)穩(wěn)定性。再一次，這可確保隔板不會(huì)與液體電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。這種穩(wěn)定性有助于電池克服退化。

2. 厚度和機(jī)械強(qiáng)度

目標(biāo)是在不損失機(jī)械強(qiáng)度的情況下開(kāi)發(fā)一種薄型電池。換句話說(shuō)，當(dāng)鋰離子電池隔膜很薄時(shí)，它有助于降低其功率和能量密度。

考慮到這一點(diǎn)，電池制造商確保原電池具有足夠的拉伸強(qiáng)度。它有助于防止電池拉伸，尤其是在卷繞過(guò)程中。

3. 孔隙率和孔隙密度

目的是使隔板具有高孔密度。這可以容納電解質(zhì)并允許鋰離子在電極之間自由移動(dòng)。

隔板的孔隙率不能太大，也不能太小。孔徑應(yīng)足夠?qū)挘员阍陔姵仃P(guān)閉時(shí)關(guān)閉。

我們以百分比測(cè)量隔板的孔隙率。平均孔隙率為 40%。是的，孔應(yīng)該具有均勻分布。

4. 熱穩(wěn)定性

隔板需要承受和承受很寬的溫度范圍。它不應(yīng)在非常高的溫度下卷曲或起皺。在熱失控之前，隔膜應(yīng)在低于聚合物熔點(diǎn)的溫度下關(guān)閉。本質(zhì)上，這就是退火過(guò)程。 

電池隔膜的挑戰(zhàn)（和解決方案）？

好的，不斷發(fā)展以提高可充電鋰離子電池的性能。但是，這遇到了很多挑戰(zhàn)。

大多數(shù)這些挑戰(zhàn)是由于新出現(xiàn)的需求。例如，對(duì)電池具有耐高溫的需求和要求。 

此外，還需要電池在不影響其電池性能的情況下持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。 

電池隔膜制造面臨的一些挑戰(zhàn)包括：

• 需要生產(chǎn)更薄的隔膜

• 需要增加潤(rùn)濕性

• 需要提高電池在高溫下的性能

讓我進(jìn)一步解釋這些挑戰(zhàn)。

需要穩(wěn)定的熱性能是由于電網(wǎng)和電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)明。這兩項(xiàng)發(fā)明都需要能夠承受高溫的重型電池。

制造商正在通過(guò)使用新材料來(lái)提高電池性能。熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)于聚烯烴。

需要增強(qiáng)潤(rùn)濕性是由于聚烯烴的不相容性。聚合物的選擇與常見(jiàn)的電解質(zhì)材料不兼容。

新的常規(guī)電解質(zhì)具有高介電常數(shù)的特點(diǎn)。這有助于縮短電池的制造過(guò)程。

同時(shí)，聚烯烴的不相容性導(dǎo)致電流分布不均勻。結(jié)果是一次電池?zé)o法為您的電子設(shè)備充電足夠長(zhǎng)的時(shí)間。

最后，總是需要更薄的電池。正如預(yù)期的那樣，這是具有挑戰(zhàn)性的。電池需要更厚的電極來(lái)保持更多的電荷。盡管如此，公司正在推出特殊的聚烯烴等級(jí)來(lái)提高 LID 的高分子量。 

鋰離子電池有進(jìn)展嗎？ 

制造商開(kāi)夜車(chē)提高電池隔膜的性能。

公司開(kāi)發(fā)獨(dú)特的（并且可能獲得專(zhuān)利的）方法來(lái)增強(qiáng)潤(rùn)濕性和熱穩(wěn)定性。讓我們來(lái)看看到目前為止的一些改進(jìn)。 

鋰離子電池 

a) 用二氧化硅納米粒子裝飾隔板

該過(guò)程包括將二氧化硅納米粒子附著到隔板的孔和孔壁上。預(yù)期的結(jié)果是提高了對(duì)電池電解質(zhì)的潤(rùn)濕性。該方法還增強(qiáng)了電池的耐熱性。

雖然隔板材料提高了耐熱性，但二氧化硅納米顆粒提高了潤(rùn)濕性。

b) 使用相轉(zhuǎn)化工藝生產(chǎn)新型 PEI（聚醚酰亞胺）

該過(guò)程涉及使用 PD 和 BPADA 來(lái)生產(chǎn)隔板。這很有幫助，因?yàn)殡姵馗裟がF(xiàn)在具有更好的特性。例如，隔板可以處理廣泛的電導(dǎo)率。

PEI 還有助于最大限度地減少電池的膨脹程度。因此，它導(dǎo)致快速的電解質(zhì)芯吸。

更好的是，電池隔膜顯示出高達(dá) 220°C 的熱穩(wěn)定性。

c) 氫致交聯(lián) (HHC)

該技術(shù)是聚環(huán)氧乙烷在 PP 隔膜上的共價(jià)交聯(lián)。效果是增加了聚烯烴的電解質(zhì)親和力。

通過(guò)這種修改，鋰離子電池具有很高的容量保持率。電池還具有低內(nèi)阻。

結(jié)論 

正如我們所見(jiàn)，電池隔板是一種用作隔離器的滲透膜。它將陰極（負(fù)電極）與陽(yáng)極（正電極）分開(kāi)。

隔膜是一種至關(guān)重要的材料，因?yàn)樗鼪Q定了電池的有效性。對(duì)于可靠性較差的隔膜，二次電池的質(zhì)量同樣低下。

電池制造商正在探索新的電池隔膜技術(shù)以提高其性能。例如，這種二次電池適用于可在潤(rùn)澤五洲PCB獲得的 PCB（印刷電路板）。