배터리 보호 세퍼레이터의 안전 동작이 또한 중요한 역할을 할 때 키 재료, 전해질의 리튬 이온의 자유 통로를 허용하기 위해, 양극과 음극과의 직접적인 접촉을 방지하기 위해, 전자 차단의 역할을하는 전지용 세퍼레이터로서 리튬, .
우리의 리튬 전지 분리막 산업은 급속한 발전의 단계에, 젖은 멤브레인 기술 경로의 주류가되었다, 그러나 기술과 국제 첫번째 온라인 기술적 인 수준의 전반적인 수준은 국내 나누기 사이에 큰 차이가있다.
당해 통상의 폴리올레핀 분리막의 개발은 리튬 전지, 다공성, 고 내열성, 고 융점, 고강도의 현재의 요구를 충족하지 못하고있다 전해질과 습윤성은 리튬 이온 전지의 향후 개발 될.
키 재료, 배터리 보호 세퍼레이터의 안전 동작이 또한 중요한 역할을하는 동안, 전해질의 리튬 이온의 자유 통로를 허용하도록, 양극과 음극과의 직접적인 접촉을 방지하기 위해, 전자 차단의 역할을하는 세퍼레이터 리튬.
이러한 사고 구멍, 전지의 다른 남용과 같은 특수한 경우에, 세퍼레이터는 로컬 전지의 불 폭발로 인한 심각한 전지 반응을 일으키는 발생한 양극과 음극이 직접 접촉에 의한 손상.
따라서, 전지의 안전한 작동을 보장하기 위해, 리튬 이온 전지의 안전성을 향상시키기 위해 다음 조건을 만족해야 세퍼레이터 :
화학적 안정성 : 전해질, 전극 물질과 반응하지 않는다.
2. 적시는 : 전해액에 쉽게 침투하고 기지개하지 않으며, 긴축하지 않는다
3. 열 안정성 : 높은 온도를 견디며 높은 퓨즈 절연
4. 기계적 강도 : 자동 권선의 강도와 폭을 보장하는 우수한 인장 강도
5. 다공성 : 이온 전도의 필요성을 충족시키는 높은 다공성
현재 시판되고있는 리튬 전지용 세퍼레이터는 주로 폴리에틸렌 (PE)과 폴리 프로필렌 (PP)을 주성분으로하는 미세 다공성 폴리올레핀 계열의 세퍼레이터로 기계적 성질이 우수하고 저비용이 우수하다. 화학적 안정성 및 전기 화학적 안정성은 리튬 배터리 세퍼레이터에 널리 사용됩니다.
그러나, 폴리올레핀 재료 자체의 발수성 표면 및 낮은 표면 에너지로 인해, 세퍼레이터의 전해질에 대한 침투성은 불량하고, 이는 전지의 사이클 수명에 영향을 미친다.
또한, 열 변형 온도가 상대적으로 낮은 PE와 PP (80 ~ 85 ℃의 PE의 열 변형 온도 100 ℃, PP.] C), 세퍼레이터의 열 수축률이 심한 온도 때문에 고온 환경에서의 진동판의 종류에 적합한 너무 높고, 경우에 발생하기 때문에 사용을 전제로 한 기존의 폴리올레핀 막은 3C 제품과 전원 배터리 오늘날의 요구 사항을 충족 할 수 없다.
리튬 이온 배터리 기술의 개발에 대한 수요 리튬 전지용 세퍼레이터 재료의 새로운 유형의 개발에 기존 폴리올레핀 막에 기초하여, 연구자.
지시 부직포 또는 다음 웹 구조를 형성하는 임의의 구성의 방법에 의해 부직포 섬유 멤브레인은 화학적 또는 물리적 증착 방법에 의해 보강 될, 좋은 통기성 및 액체 흡수를 갖는다.
합성수지는 주로 셀룰로오스 및 그 유도체를 포함하며, 합성 물질로는 폴리에틸렌 테레 프탈레이트 (PET), 폴리 비닐 리덴 플루오 라이드 (PVDF) 및 폴리 Vinylidene-hexafluoropropylene (PVDF-HFP), 폴리 아미드 (PA), 폴리이 미드 (PI), 아라미드 (메타 - 아라미드, PMIA, 파라 - 아라미드 PPTA) 등
폴리에틸렌 테레 프탈레이트
폴리에틸렌 테레 프탈레이트 (PET)는 기계적 성질, 열역학 특성 및 전기 절연성이 우수한 재료로, 독일의 Degussa에서 개발 한 PET 세퍼레이터를 기반으로 한 제품입니다. 220 ℃까지의 폐쇄 셀 온도로 우수한 내열성을 나타내는 입자 코팅 복합 필름.
충 방전 사이클 전에 PET 분리막 (a) 이후 (b) SEM 이미지
샹탄 대학 Xiaoqi 젠 등. (2012)와 같은 네트워크 구조를 갖는 삼차원 나노 다공성 막을 만들 나노 PET 막의 전기 방사에 의해 제조 된 (b)도 300 nm의 평균 섬유 직경, 및 매끄러운 표면이다.
전기 방사 PET가.] C, 최대 인장 강도 12Mpa, 89 %의 다공성, 시장에서 셀 가드 막보다 더 높은 500 %의 흡수 속도 255 ℃에서의 PE 필름 세퍼레이터의 융점보다 높은 이온 전도도가 2에 도달 .27 × 10-3SCM -1사이클 성능도 Celgard 다이어프램보다 우수합니다. (a)에서와 같이 PET 멤브레인 다공성 섬유 구조는 50 사이클의 배터리 수명 후에도 안정적입니다.
폴리이 미드
폴리이 미드 (PI)는 -200 ~ 300 ℃에서의 열 안정성이 우수한 고 다공성 및 우수한 고온 성능을 장기간 사용을 갖는도 좋은 전체 성능 중합체 중 하나이다.
아래와 같이 미아오 외. (2013)는 나노 PI 막 분리기 500 ℃의 분해 온도, 셀 가드 분리기 (200)는 종래 ℃,보다 높은 제조 정전 방사법을 이용하여이.] C는, 150 ℃에서 숙성 및 열 수축이 발생하지 않는다.] C 높은 온도 조건.
둘째, 전해질에 대한 PI 강한 극성 습윤성 때문에, 세퍼레이터를 제조 나타낸다 뛰어난 액체 흡수 비율. 셀 가드 세퍼레이터에 비해 전기 방사 PI 막 높고 낮은 임피던스를 갖는 제조 충전 속도 성능, 0 회 2C 충 방전 100 회 후 용량 유지율은 여전히 100 %입니다.
(A) 셀 가드, PI40μm 전에 (A, B, C) 분리 처리를 150 ℃ ~ 100㎛ (D, E, F) 열수축시킨 후, (b) 비 시험
메타 - 아라미드
PMIA는 골격에 메타 벤 자이드 형 가지가 있고 400 ° C까지의 내열성을 가진 방향족 폴리 아미드입니다.이 물질을 사용하는 분리기는 높은 난연성으로 인해 배터리의 안전성을 향상시킬 수 있습니다.
또한, 카르보닐기의 극성이 상대적으로 높기 때문에, 세퍼레이터는 전해질에서 더 높은 습윤성을 가지므로, 세퍼레이터의 전기 화학적 특성을 향상시킨다.
일반적으로, PMIA 분리기는 전기 방사와 같은 부직포 방법에 의해 제조되지만, 큰 구멍 크기와 같은 부직포 막 자체의 문제점으로 인해 배터리의 안전성 및 전기 화학적 성능에 영향을 미치는자가 방전을 유발할 수 있습니다. 어느 정도까지, 부직포 막의 적용은 제한적이며, 위상 반전 방법은 다용도 성 및 제어 성으로 인해 상업적인 전망을 갖는다.
PMIA 격막의 SEM 및 공극 크기 분포
Zhejiang University Zhu Baoku 팀 (2016)은 상 전환 법으로 스폰지 모양의 PMIA 다이어프램을 제조하였으며, 그림에서 보는 바와 같이 세공 크기 분포는 농축되었으며, 세공 직경의 90 %는 미크론 이하이고 인장 강도는 10.3Mpa입니다.
상전이 막 PMIA 방법은 400 ℃의 고온에서 우수한 열 안정성을 갖는.] C는 품질의 현저한 손실, 160 ℃에서 1 시간 없음 수축 분리하지 제조.
인해 강하게 극성 작용기 작은 막 PMIA 접촉각 만 제 3 °, 이러한 스폰지 구조는 신속한 피펫, 세퍼레이터의 개선 된 습윤성은, 상기 배터리의 동작 시간이 감소되도록, 안정된 긴 순환 것이되도록 성적인 개선.
상전이 법으로 제조 된 막의 이온 전도도는 PMIA 막의 스폰지 형 구조의 다공성 구조가 상호 연결되어 있기 때문에 1.51mS / cm 정도로 높습니다.-1.
폴리 파라 페닐 렌 벤조 비스 졸
새로운 중합체 PBO (폴리 파라 페닐 렌 벤조 비스 옥사 졸)를 650 ℃에서 다음과 같은 우수한 기계적 특성, 열적 안정성, 매트릭스 중합체 직쇄 구조 인 난연성 유기 섬유를 갖는 분해하지 않으며, 초고 강도 및 모듈러스를 가지며, 내열 및 내 충격성 섬유 재료에 이상적입니다.
PBO 섬유 표면 산 에칭 PBO 섬유 후에 만 100 % 농황산, 메탄 설 폰산, fluorosulfonic 산 등에 용해 섬유 형태. PBO 섬유를 변경하기가 매우 불활성 때문에 더 어려운 매우 부드럽고, 물리 화학적으로 인한 트렁크로부터 박리 브릴에, 서브 와이어 형태, 표면적을 형성하는 계면 접착 강도를 개선 할 것이다.
(a) PBO 피 브릴 (b) PBO 나노 섬유 막 구조
나노 섬유를 형성 한 후 하오 샤오밍 외. (2016) 전상 PBO 나노 다공성 막도로서, 섬유의 형태로 제조, 혼합 산 PBO 피 브릴 메탄 술폰산 및 트리 플루오로 아세트산에 용해시켰다.
525 MPa로 20 GPa의 영률, 600 ℃, 세퍼레이터 (20)도, 세퍼레이터 미만 45 Celgard2400 접촉각 접촉각까지 열적 안정성까지 진동판의 최종 강도는 이온 전도도는 2 × 3 10이었다-4S · cm -1상업 Celgard2400 다이어프램보다 더 0 1C 사이클링 조건에서 성능.
제조 공정을 더욱 어렵게 브릴 PBO, PBO 섬유 우수한 몇 회사 세계적 생산 및 모노머 필요한 산 처리 PBO 섬유를 제조하는 방식을 채용하기 때문에 리튬 전지용 세퍼레이터는 현장에서 적용하기 때문에 어렵다.
HPI와 한양 대학교 YoungMooLee 팀 (2016) 막은, 고 내열성, 고강도 자체 PBO를 갖는 물질을 포함한다는 점을 제외하고, 열 재 배열 방법에 의해 제조 된 (히드 록시 폴리이) TR-PBO 나노 나노 섬유 복합 막의 입자이며 또한, 세공 크기 분포가보다 농축되고, 세공 크기가 작으며, 강한 산 및 알칼리 조건 하에서 제조 될 필요가 없다.
