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为什么锂离子可以穿过隔膜但电子不能
电子是不能脱离载体而单独存在的。隔膜本质是绝缘体,绝缘体之所以不导电是因为该物质无法包容自由电子。因此在电池中,元素基本以离子的形式存在,而不是以原子的形式存在,离子能够很容易通过隔膜,而电子脱离了本身元素到了新的载体上面(正极材料或负极材料),在与隔膜接触的时候,隔膜无法吸取电极上面的自由电子,从而阻止了电子的通过。
锂离子电池干法隔膜和湿法隔膜的区别
锂离子电池需要使用隔膜来隔离正负极,以防止短路和安全事故。干法隔膜和湿法隔膜是两种不同材质的隔膜,其主要区别在于制作方式不同。干法隔膜通常由聚丙烯薄膜制成,这种膜特别薄且具有高的穿孔密度,能够在电池中保持电解液的流动。
相比之下,湿法隔膜通常由聚合物纤维和聚丙烯的复合物制成,其具有更强的抗损伤能力和较好的隔离效果。
因此,干法隔膜在锂离子电池制造中较为普遍,而湿法隔膜一般用于更高端的电池产品。
锂离子电池隔膜闭孔原理
闭孔原理:
锂离子电池隔膜具有大量曲折贯通的微孔,能够保证电解质离子自由通过形成充放电回路;而在电池过度充电或者温度升高时,隔膜通过闭孔功能将电池的正极和负极分开以防止其直接接触而短路,达到阻隔电流传导,防止电池过热甚至爆炸的作用。
锂离子电池隔膜测试方法
目前,锂离子电池隔膜的测试方法主要有吸液法、计算法和仪器测试法。
吸液法
吸液法由于简单易行,适合在实验室中测量,但测试结果和隔膜在液体中的浸润性有关系,因此在测试时尽可能选取容易和隔膜相润湿的溶剂,一般选用无水乙醇、十六烷、正丁醇等。以无水乙醇进行测试时要先称量干膜质量μ0,将隔膜完全浸泡在无水乙醇中一定时间,然后快速将隔膜取出,用滤纸轻轻擦隔膜表面的无水乙醇,再称取湿膜质量μ。根据式(1)计算,即可得到隔膜的孔隙率(ε)。式(1)中,ρ、ρ0分别为隔膜材料和无水乙醇的密度。
计算法
计算法是目前大多数隔膜生厂商所选用的测试方法,仅需要知道基体质量和材料尺寸等参数,利用式(2)可计算得出结果。
式(2)中,P为孔隙率,M为样品质量,V为样品体积,ρ为样品密度。该方法中所使用的样品密度可以采用原材料的密度、真密度仪测量或注塑方法测量的结果。不同的密度选取标准对应不同的孔隙率,一般原材料和注塑方法测量的结果包含通孔、盲孔和闭孔3种孔隙结构,而利用真密度仪测量的结果则不包含闭孔结构。
仪器测试法
仪器测试法精确度高,但需要采用特殊的仪器设备,因仪器设备价格昂贵,测试和使用费用较高,目前只限于大型隔膜厂商和部分有条件的科研团队使用。常用的仪器设备有PMI公司的毛细管流动分析仪、压汞仪和压水仪等,测量结果和测量原理、实验条件等密切相关,可以有效测量隔膜的孔径、孔径分布、最大孔径、孔数分布、气体渗透率、液体渗透率、表面积、完整性等细微参数,对隔膜微观结构的分析大有裨益。
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