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鄒小姐：13326633089 -
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作為目前市場上的主流儲能設備，鋰電池的安全性能備受人們關注，多起相關安全事故總鬧得人心慌慌。比如說2013年的“特斯拉第一燒”，據調查其自燃原因是車輛在高速行駛中碰觸到異物，直接導致了電池內隔膜崩潰，進而導致了電池內短路，最終引發自燃。
新能源汽車的電池組釋放出的能量是驚人的，由100節帶電量100Ah的電芯組成的電池組，失控能量達到240000KJ，約合57公斤TNT炸藥
看完上述案例，隔膜的重要性已無須多言。作為鋰離子電池四大關鍵材料之一，隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質離子通過的功能。可以很明確地說，隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響著電池的安全性、容量以及循環壽命。
隔膜的組成
鋰電池隔膜的主要原材料是聚乙烯（PP）、聚丙烯（PE），但由于隔膜對溫度要求較高，這些材料本身較低的熔融溫度、較差的機械性能都會成為隔膜的短板。因此為提高隔膜的熱穩定性，涂覆技術逐漸被應用到電池生產中。
滄州明珠生產的陶瓷涂覆隔膜在高溫180℃時仍能保持良好形態
目前主要的涂覆陶瓷材料有氧化鋁及勃姆石，涂覆后能夠顯著改善鋰電池在充、放電過程中電池內部電流的分布均勻性，提高隔膜熔點和抗擊穿能力，防止隔膜因大幅度收縮或被刺穿而導致正負極接觸，減少鋰電池熱失控甚至起火爆炸的發生。現階段氧化鋁的應用較廣，但勃姆石的發展潛力也不容小覷，不過今天哪種涂覆材料更好用不是討論的重點，而是如何將涂層的功能更好地發揮出來。
涂層材料穩定性有多重要？
要制備陶瓷隔膜，首先要將陶瓷顆粒、粘合劑、表面活性劑等充分分散在溶劑中形成粘度低、分散性和穩定性優良的漿料，再通過涂布、浸漬等方法在聚烯烴基膜表面形成表觀良好的陶瓷涂層。對于陶瓷漿料而言，制備穩定性是一個能直接影響涂布質量、進而極大影響電池性能的綜合性影響參數——這是為什么呢？
前面也提到了，陶瓷漿料一般選用無機超細粉體（如氧化鋁和勃姆石）來提升電池的安全性能和機械性能。然而這些無機粉體的表面存在大量不飽和鍵，表面能大，容易在漿料中發生聚沉，嚴重影響陶瓷漿料的放置穩定性。穩定性差的漿料涂覆后形成的涂層附著力嚴重下降，陶瓷顆粒容易從涂層中脫離，使得隔膜和電極之間形成間隙，導致電池內部阻抗增加，電流密度分布不均，引起鋰不均勻沉積、鋰枝晶生長，嚴重影響電池的電性能。
陶瓷隔膜結構圖
因此，提升陶瓷漿料放置穩定性、保持陶瓷顆粒在隔膜表面的穩定粘附，對保證電池循環性能穩定、提升電池安全性能至關重要。
影響陶瓷漿料穩定性的因素
影響漿料穩定性的因素有很多，如陶瓷粉體含量、攪拌時間、分散劑選擇。張文靜等以放置不同時間后陶瓷漿料涂覆形成的隔膜涂層的剝離力為檢測對象，測試了以上因素對漿料的放置穩定性的影響，對漿料穩定性尤其陶瓷涂層隔膜的剝離強度（剝離強度指的是涂層和基膜間單位寬度的黏結力大小）的影響，結論如下：
①固含量的影響
從下圖的實驗結果可知，鋁粉含量越低，涂布液對應隔膜初始剝離強度越高，但放置穩定性越差。然而，在實際生產中，一般對漿料的固含量有固定范圍要求，因此需要在保證剝離強度滿足條件的前提下盡量保證漿料的放置穩定性良好。
固含量對漿料穩定性的影響
②攪拌時間的影響
對漿料進行攪拌的本質，從宏觀來看是機械作用力的混合過程，從微觀看是顆粒粉末在介質中的分散過程。通過攪拌可將溶液中的較大粉團打散，使其均勻分散在溶液中。
適宜的攪拌時間是制備粘度等性能良好的漿料的必要條件——攪拌時間過短，攪拌進行不充分，漿料內部分散不均一，嚴重影響涂布表觀，團聚的氧化鋁分團甚至造成涂布設備的磨損；攪拌時間過長，破壞粘結劑結構，不利于粘結劑發揮作用，使漿料的表觀粘度不斷降低，不利于漿料的存放。因此在充分攪拌的基礎上，應盡量減少富余攪拌時間，增加漿料穩定性。
漿料攪拌時長對漿料穩定性的影響
③分散劑的影響
為了提升漿料的放置穩定性、防止粉體顆粒在漿料中發生團聚，可以加入分散劑來調節粉體表面電荷、表面酸堿吸附，改善粉體顆粒的分散效果進而獲得具有良好分散性和穩定性的漿料。常用的分散劑包括電解質類和表面活性劑兩種，前者可以改變顆粒的等電點，使分散系的zeta電位偏離粉體自身等電點附近的電位，使粉體顆粒間的靜電排斥力大于范德瓦爾引力而在漿料較為穩定地分散；后者是利用其溶解形成的單體吸附在溶質顆粒表面，形成空間位阻穩定層，從而阻礙了顆粒間接觸，進而發生聚沉。
張文靜等通過實驗發現，相比加入表面活性劑類分散劑DLS，加入電解質類分散劑LiAc能更好地提升氧化鋁漿料的穩定性（在放置240h后剝離力與放置40h時相當），說明在該體系中，相比空間位阻效應，改變氧化鋁顆粒的等電點對于防止氧化鋁顆粒團聚更為有效。
放置240h后的漿料對應涂層隔膜的SEM圖
資料來源：
鋰電隔膜陶瓷涂層漿料穩定性研究，張文靜，章峰勇，王莉，王小記，李華峰。
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