隔膜材料:别被参数骗了,测不出来的才要命

去年蹲了三个月的动力电池失效分析,拆了七十多只鼓包软包,最后发现问题出在大家最不注意的隔膜上。280Ah的叠片软包,循环不到290次就集体鼓气,供应商给的隔膜报告全合格,闭孔温度孔隙率热收缩全符合国标,结果拆出来测,边缘收缩1.8mm,锂枝晶直接穿了。

你测的闭孔温度,根本不是电芯里的闭孔温度

动力电池拆解后失效隔膜扫描电镜图
动力电池拆解后失效隔膜扫描电镜图
国标测闭孔温度是什么流程?干膜平放在加热台上,一分钟升一度,慢慢烧,测电阻突变的温度。可电芯出问题是什么场景?快充过热,或者热失控起温,一分钟能升5到8度,从室温到150度也就十几秒,这个速率下,聚乙烯的熔融流动速度根本跟不上慢烤的状态。我当时带着徒弟现场做对比,同一批次的12μm干法隔膜,国标测出来闭孔温度125℃,换10℃/min的升温速率测,闭孔温度直接到142℃。差了17度。 什么概念?真到电芯过温的时候,你以为125度就闭孔断电了,结果温度窜到140度还没堵上孔隙,热失控直接拦不住。很多人说我抬杠,哪有这么快的升温?你去拆一下快充桩上夏天出问题的车,哪次起温不是这个速率?对不对。

孔隙率的坑,大半人都踩过

锂电池隔膜高温热收缩后边缘卷曲实物图
锂电池隔膜高温热收缩后边缘卷曲实物图
现在卷能量密度,卷快充,所有人都往高孔隙率走。原来隔膜孔隙率40%,现在都做到44%甚至46%,透气度降三分之一,内阻确实好看,测倍率性能一下就上去了,发论文拿项目都好看。可谁告诉你高孔隙率没有代价? 我们连续测了六批不同孔隙率的同工艺隔膜,120℃恒温放一小时,孔隙率每涨1个百分点,纵向热收缩率涨0.32个百分点。别小看这个数,46%孔隙率比40%的,收缩率多了快2个点。叠片电芯每层隔膜缩1个多毫米,叠个二十几层,边缘直接缩进去一大圈,极片裸露出来,锂直接往裸露的集流体上长,不长枝晶才怪。开头说的那批失效电池,算下来刚好就是这么个情况。 供应商给的报告只放了室温下的孔隙率和透气度,压根没提120℃的收缩率,你不盯着要,人家根本不会给你测。说实话,业内至少六成的隔膜性能问题,都是这么来的,拿合格的实验室参数,装到电芯里就是不对。

绕不开的硬伤,没人愿意捅破

绕不开的硬伤,没人愿意捅破
绕不开的硬伤,没人愿意捅破
我干工艺十五年,摸过的隔膜没有一千也有八百,说白了,所有隔膜从根上就绕不开一个死结。强度和透气性天生互斥,闭孔性和热稳定性天生互斥。 你要做超薄高透气,就得把孔隙做大,膜的骨架就薄,穿刺强度直接往下掉,锂枝晶稍微长一点就穿。你要闭孔温度低,过温能及时拦住,就得用低熔点的PE基材,温度稍微上来一点,PE就软,收缩率直接涨,反而容易出问题。反过来,你要强度高热稳定性好,就得把膜做密,用高熔点材质,孔隙率上不去,内阻大,快充和能量密度都受影响。 所有现在的改性,什么涂陶瓷,涂PVDF,什么双向拉伸改工艺,都是在这两个矛盾里找平衡点,没有一个能真的破局。那些吹新概念的,什么聚酰亚胺隔膜,什么静电纺纳米隔膜,你拿回来测测,是不是还是这个德行?去年某创业公司送样给我们测,说穿刺强度比PE隔膜高三倍,结果测透气度,比同厚度PE差了两倍半,装成电芯,1C放电容量都放不满,还谈什么装车? 不过话说回来,现在没人愿意聊这个。资本就爱听”下一代新材料””革命式突破”,你说这个东西根上有矛盾,破不了,那投资就没了,热度就没了。大家都揣着明白装糊涂,跟着换概念割韭菜,反正最后产业化出问题,再甩锅给工艺不成熟就行。这个死结一天解不开,隔膜材料就永远是在挤牙膏,你看到的所有参数提升,都是拆东墙补西墙,这边好了那边烂。就这么回事。
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文章名称:隔膜材料:别被参数骗了,测不出来的才要命
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