《動力電池隔膜的設計與製備技術》是2023年科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：動力電池隔膜的設計與製備技術
- 出版時間：2023年7月1日
- 出版社：科學出版社
- ISBN：9787030757722
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
近年來，鋰電池及其材料產業迎來千載難逢的發展機遇，我國的鋰電產業已占據世界地位。在鋰電池的主要材料之中，隔膜曾一度成為關注的焦點；但在國內初步攻克聚烯烴隔膜製造工藝難點之後其熱度逐漸降低。但是，作為正極和負極之間的介質，隔膜不僅提供離子傳導的通路，還提供兩個決定電池性能的界面，其重要作用不容忽視。隨著高比能、高安全性鋰電池技術和產業的發展，新型複合隔膜成為保證新一代電池性能實現的關鍵。《動力電池隔膜設計與製備技術》主要介紹隔膜的基本知識、在不同電池體系中的特點、設計思想和製造方法、塗覆改性和複合技術，以及隔膜新形態—固態電解質的發展。另外，《動力電池隔膜設計與製備技術》還介紹了一些新型隔膜的設計和研究結果，並在最後一章對隔膜的發展做了展望。
圖書目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 隔膜及其重要性 2
1.1.1 在鋰離子電池中的作用 2
1.1.2 隔膜對電池性能的影響 3
1.2 掃描電子顯微鏡下看隔膜 3
1.2.1 隔膜的結構特點 3
1.2.2 奇妙的微孔 4
1.2.3 鋰離子在正負極之間的遷移 4
1.3 隔膜設計與製造中的智慧 9
1.3.1 理想的制膜材料 10
1.3.2 造孔的藝術 10
1.3.3 規模化制膜工藝和面臨的困境 14
1.4 高技術是隔膜製造業的標籤 14
1.4.1 工藝是制膜的靈魂 14
1.4.2 高水平的設備 14
1.5 隔膜製造業的發展歷程 15
1.5.1 國外產業的發展 15
1.5.2 國內產業的發展 15
1.6 下一代的隔膜 16
參考文獻 16
第2章 隔膜的特性指標 18
2.1 技術指標 19
2.2 核心指標 23
2.3 隔膜指標差異對電池性能的影響 24
2.3.1 安全性指標 25
2.3.2 孔隙率和吸液率 26
2.4 隔膜的測試 27
2.4.1 厚度 27
2.4.2 孔隙率 28
2.4.3 隔膜與電解液的浸潤性 30
2.4.4 透氣性 31
2.4.5 熱收縮率 31
2.4.6 水分殘留量 32
2.4.7 拉伸強度 32
2.4.8 穿刺強度 33
2.4.9 離子電導率 33
2.4.10 電化學視窗 34
參考文獻 35
第3章 鋰離子電池中的隔膜 36
3.1 鋰離子電池和隔膜發展的重要機遇期 37
3.2 鋰離子電池中的隔膜 38
3.2.1 鋰離子電池隔膜對材料的基本要求 39
3.2.2 鋰離子電池隔膜的基本功能特性 39
3.2.3 關於隔膜的“Shutdown”功能 40
3.3 制膜材料的性能 41
3.3.1 材料的介電強度 41
3.3.2 不同材料及制膜方法對離子電導率的影響 41
3.3.3 孔結構對離子電導率的影響 42
3.3.4 孔隙率與孔徑分布 43
3.4 不同材料體系的隔膜 44
3.4.1 聚丙烯隔膜 44
3.4.2 聚乙烯隔膜 44
3.4.3 PET基隔膜 45
3.4.4 聚偏氟乙烯及其共聚物隔膜 46
3.4.5 聚醯亞胺隔膜 54
3.4.6 其他材料的隔膜 56
3.4.7 凝膠隔膜 57
3.5 制膜工藝方法 57
3.5.1 PP的乾法制膜 58
3.5.2 PE的濕法制膜 58
3.5.3 布魯克納的半乾法制膜 59
3.5.4 無紡布複合膜 59
3.5.5 靜電紡絲技術制納米纖維膜 59
3.6 隔膜塗覆和多層功能化 61
3.6.1 高分子塗層 62
3.6.2 納米陶瓷塗層 63
3.7 隔膜其他性能的提升 64
3.8 挑戰與前景 66
參考文獻 66
第4章 鋰硫電池中的隔膜 68
4.1 鋰硫電池 69
4.2 鋰硫電池的工作原理 69
4.3 鋰硫電池面臨的問題 71
4.4 鋰硫電池中套用的隔膜 72
4.5 功能型鋰硫電池隔膜的研究方向 72
4.5.1 多硫化物的跨膜擴散 72
4.5.2 塗層修飾的聚烯烴隔膜 73
4.5.3 新材料隔膜 88
4.5.4 鋰硫電池隔膜的製備方法 91
4.6 理想的鋰硫電池隔膜及其設計製造 93
4.6.1 套用現狀 93
4.6.2 設計思想和製造方法 94
參考文獻 95
第5章 鋰一次電池隔膜 97
5.1 鋰一次電池的種類及其隔膜 98
5.2 可溶正極電池體系對隔膜的要求 102
5.2.1 Li/SOCl2體系與Li/SO2Cl2體系 102
5.2.2 Li/SO2體系 103
5.3 新型隔膜對現有隔膜的替代 103
5.3.1 材料體系 103
5.3.2 工藝技術 105
參考文獻 106
第6章 聚烯烴隔膜的製造 108
6.1 PP隔膜 109
6.1.1 原料 109
6.1.2 制膜工藝 109
6.1.3 制膜設備 112
6.1.4 影響產品質量和成品率的主要因素 114
6.2 PE隔膜 115
6.2.1 原料 116
6.2.2 同步雙向拉伸工藝 118
6.2.3 分步雙向拉伸工藝 121
6.2.4 半乾法制膜工藝 122
6.3 PP/PE/PP三層複合膜 123
6.4 工藝對材料及產品特性的調控 125
6.4.1 熔融擠出和鑄片淬火 125
6.4.2 拉伸 125
6.4.3 聚合物分子和鏈段在拉伸中的取向 126
6.4.4 工藝過程中的結晶 128
6.4.5 熱定型 129
6.4.6 溫度 129
6.4.7 拉伸比例和車速 131
6.4.8 螺桿擠出 132
6.4.9 結晶方式 132
6.4.10 萃取能力 132
6.5 影響產品品質的其他因素 132
6.5.1 原料組成對產品製造和膜結構的影響 132
6.5.2 冷卻速率對*終膜產物孔結構的影響 137
6.5.3 石蠟油比例對*終膜產物孔結構的影響 137
6.5.4 石蠟油與PE的相分離 137
6.5.5 石蠟油的萃取 138
參考文獻 138
第7章 隔膜表面塗布技術 139
7.1 塗布 140
7.1.1 塗布的基本定義 140
7.1.2 塗布方法與塗布方法的選擇 141
7.1.3 塗布技術的套用 143
7.2 隔膜規模化生產中的塗布方法 148
7.2.1 浸塗及塗布厚度 148
7.2.2 隔膜浸塗設備 150
7.2.3 隔膜浸塗工藝與效果 152
7.2.4 隔膜浸塗的優點與不足 152
7.3 微凹塗布 155
7.3.1 微凹塗布介紹 155
7.3.2 微凹塗布的塗布濕厚度的確定 157
7.3.3 常用的幾種微凹塗布漿料配方 164
7.3.4 微凹塗布的優點與不足 166
7.4 基材張力控制條縫塗布 166
7.4.1 基材張力控制條縫塗布介紹 166
7.4.2 基材張力控制條縫塗布視窗 167
7.4.3 基材張力控制條縫塗布在隔膜塗布中的套用 170
7.4.4 基膜張力控制條縫塗布的不足 171
7.5 塗布厚度測量 172
7.5.1 離線測厚儀的工作原理 172
7.5.2 線上測厚儀的工作原理 173
7.5.3 測厚儀的線上測量原理 175
7.6 隔膜表面塗布弊病與機器視覺缺陷識別系統 176
7.6.1 塗布弊病與應對解決措施 176
7.6.2 塗布缺陷的機器視覺識別系統 181
參考文獻 183
第8章 固態鋰電池和固態電解質 185
8.1 固態鋰電池 186
8.1.1 固態鋰電池發展史 186
8.1.2 固態鋰電池的分類 188
8.1.3 全固態鋰電池可能的優勢及存在的問題 189
8.2 固態電解質 190
8.2.1 固態電解質中離子傳導機理 192
8.2.2 無機固態電解質 196
8.2.3 聚合物固態電解質 205
8.2.4 複合固態電解質 215
8.2.5 金屬有機框架基固態電解質 220
8.2.6 其他固態電解質 223
8.3 固態電解質性能提升的方法 224
8.3.1 提高離子電導率 224
8.3.2 提高電壓穩定性 233
8.3.3 抑制鋰枝晶 237
8.3.4 減小界面電阻 239
參考文獻 243
第9章 新型複合隔膜的設計與製造 247
9.1 新型隔膜應新在何處 249
9.1.1 材料 249
9.1.2 結構 250
9.1.3 功能 251
9.1.4 奇思妙想 251
9.2 PET無紡布隔膜的增強設計 251
9.2.1 無紡布隔膜存在的問題 251
9.2.2 光固化增韌無紡布隔膜 252
9.2.3 熱固化 264
9.2.4 雙重固化 266
9.3 芳綸 267
9.3.1 主體材料如何造孔 268
9.3.2 材料體系和結構設計 272
9.4 聚醯亞胺 274
9.4.1 造孔方案 275
9.4.2 材料複合 278
9.5 固態電解質複合膜 280
9.5.1 無機固態電解質 280
9.5.2 固態電解質功能塗層膜 280
9.5.3 其他類型的固態電解質複合膜 282
9.6 含MOF的功能塗層膜 282
9.6.1 MOF材料 282
9.6.2 MOF研究與套用的熱點 284
9.6.3 MOF在隔膜塗層中的套用 284
9.7 定製功能隔膜 285
參考文獻 285
第10章 展望 288
10.1 鋰電池產業發展帶來時代的機遇 289
10.2 隔膜發展的技術路線圖 290
10.3 通用型隔膜的發展方向 291
10.3.1 高安全性隔膜 291
10.3.2 耐高電壓隔膜 292
10.4 隔膜定製化的趨勢 293
10.4.1 防打滑 293
10.4.2 高吸液率 293
10.4.3 抑制多硫化物穿梭 295
10.4.4 抗擠壓形變 295
10.4.5 對鋰金屬穩定 297
10.4.6 雙面不對稱塗覆膜/雙面不對稱複合膜 298
10.4.7 隔膜與電極一體化 299
10.5 固態電解質 299
10.5.1 柔性固態電解質 299
10.5.2 自愈固態電解質 300
10.6 隔膜產品的明日之星 303
10.7 結束語 304
參考文獻 304
