隔膜涂陶瓷的作用是什么?隔膜的陶瓷对正极还是对负极分别有什么优缺点?
之前发表了一篇文章(锂电池隔膜陶瓷层要对着正极还是负极?),引起了大家的积极讨论,收获很大。今天特地重新整理了隔膜涂覆陶瓷对正负极片的优缺点与大家讨论。
一、隔膜涂陶瓷的作用
1.增强热稳定性
陶瓷涂层(如AlO、SiO)熔点高,可抑制基膜(PE/PP)在高温下的收缩,降低热失控风险。例如,双面陶瓷涂层的隔膜在150℃下热收缩率仅1.5%-2%,远低于未涂覆隔膜(50%以上)。
2.提高机械强度
陶瓷颗粒增加隔膜的穿刺强度和拉伸强度,减少锂枝晶刺穿风险。例如,涂覆后隔膜穿刺强度提升至4.6-4.8 N(基膜仅3.8 N)。
3.改善电解液润湿性
陶瓷微孔结构和极性氧化物(如AlO)对电解液亲和力强,提升润湿速率和饱和度,尤其对高粘度电解液更有效。
4.阻燃性能
金属氢氧化物涂层(如Al(OH))在高温下分解释放CO和HO,稀释可燃气体并隔绝氧气。
二、陶瓷涂层对正极和负极的优缺点1.陶瓷面对正极(C-CCL)
优点:
减少正极与隔膜界面阻抗,提升高温稳定性。
抑制正极金属离子溶出,延长循环寿命(如线状γ-AlOOH涂层使容量保持率达86.2%)。
缺点:
电解液浸润速度较慢,初期饱和度低于陶瓷面对负极的隔膜。
2.陶瓷面对负极(A-CCL)
优点:
电解液润湿率更高,加速负极浸润(D-CCL > A-CCL > C-CCL > 基膜),缩短老化时间。
更有效抑制锂枝晶生长,提升安全性。
缺点:
可能增加负极界面电阻,影响倍率性能。
3.双面陶瓷(D-CCL)
综合优势:
热收缩率最低(如(12+2+2)μm隔膜在150℃收缩仅1.5%),推迟热失控时间且最高温度更低(369.5℃ vs 单面涂层的530.9℃)。
电解液最终饱和度高,但初期浸润略慢于单面涂层。
三、总结
陶瓷涂层隔膜通过提升热稳定性、机械强度和润湿性优化电池性能,但需根据正负极需求选择涂覆方式:
高能量密度电池:优先陶瓷面对正极(C-CCL)。
高安全性/快充电池:选择陶瓷面对负极(A-CCL)或双面涂层(D-CCL)。
大容量储能电池:推荐双面厚涂层以降低热失控风险。
以上内容均为本人日常工作,交流,阅读文献所得,由于本人能力有限,文中阐述观点难免会有疏漏,欢迎业内同仁积极交流,共同进步!参考资料:1.陶瓷隔膜对锂离子电池热失控影响及电池设计优化分析,茆志友2.陶瓷对涂覆隔膜性能的影响,沈千筠-End-
原文标题 : 隔膜涂陶瓷的作用是什么?隔膜的陶瓷对正极还是对负极分别有什么优缺点?
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