1隔膜的定义

厦门8月25 2023锂电新能源技术与新材料发展研讨会

隔膜是离子电池的重要组成部分，它位于电池内部正负极之间，保证理离子通过的同时，阻碍电子传输。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

2对隔膜的要求

根据特定的电池和应用选择隔膜时，必须考虑几点因素，权衡每种隔膜的特点和使用要求，基本要求隔膜具有如下特点:

①电子绝缘性；

②易被电解液浸润，且电解液浸润后的电阻最小；

③力学性能和结构稳定性好;

④对电解液、杂质、正负极反应物具有很好的化学稳定性 :

⑤能够有效阻止两极间粒子、胶体或可溶物的迁移。

此外根据电池应用不同，可调整要求，总之是性能良好、安全性高和成本低。

3隔膜的种类

锂离子电池隔膜的分类

根据物理、化学特性的差异，电池隔膜可以分为:织造膜、非织造膜(无纺布)、微孔膜、复合膜、隔膜纸、碾压膜等几类。

虽然类型繁多，至今商品化理电池隔膜材料主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。

由于锂在水溶剂会发生反应，且非水电解质在高电压下稳定，故所有钾电池采用的都是非水电解质，鲤离子二次电池可分为三类，其对应的隔膜材质大致如下:

1.液态电解液型电池(聚烯烃 PE、PP、PP/PE/PP)

2.凝胶电解质（聚合物和液态混合型）型电池（聚偏氟乙烯或聚烯烃）

3.固态电解质型电池( 局环氧乙烷-锂盐）

PP/PE/PP的设计优点

由于聚烯烃出色的力学性能、化学稳定性及成本不高，被广泛使用其中以PP、PE及两者混合PP/PE/PP使用较多。其厚度约20~几百um，孔径在0.05~0.5μm。

PE：熔点低使其具有热保险的作用。当温度接近聚合物熔点时，隔膜的孔闭合，能完全或部分切断电池内部电流，阻止电池内部继续产生焦耳热，提高电池安全性。

PP：熔点165C较PE(135C)高，即使PE融化闭孔，电流阻断，高熔点的PP扔保持了隔膜的结构完整性。

陶瓷隔膜的特点

将柔韧的聚烯烃隔膜和具有化学、热力学电阻等优势的亲水陶瓷材料结合在一起就形成了陶瓷隔膜。

陶瓷材料，例如铝、硅、锌都被涂覆和固化在光滑的基体表面。陶瓷隔膜具有优异的高温稳定性、出色的化学惰性和良好的润湿性此外，还有的研究在基体表面涂覆金属氧化物溶胶-凝胶层、聚合物、表面活性剂、亲水单体等等。

4隔膜的制备工艺

主要分为两种，干法和湿法。

湿法(相转变工艺)：湿法又称相分离法或热致相分离法，将液态烃或小分子物质与聚烧烃树脂混合，加热熔融后，形成均匀的混合物，然后降温进行相分离，压制得膜片，再将膜片加热至接近熔点温度，进行双向拉伸使分子链取向，最后保温一定时间用易挥发物质洗脱残留的溶剂，制备出相互贯通的微孔膜典型的湿法工艺公司包括旭化成、东燃、三菱化学、日东电工公司湿法工艺的不足之处在于，要处理大量用过的溶剂，而对这些溶剂的回收很困难。

干法：基本流程是熔聚烯烃树脂、挤出成膜、制成结晶性聚合物膜，经过结晶化处理、退火后，得到高度取向的多层结构，在高温下进一步拉伸，将结晶面进行剥离形成多孔结构，可以增加薄膜的孔径。

干法工艺不需要任何溶剂，在技术上时很简便的。干法工艺典型公司有日本宇部Celgard等

单向拉伸的隔膜仅在一个方向上具有较高强度，而双向拉伸的薄膜在纵向和横向上都有较高强度。但是使用上，双向拉伸的隔膜并不太多，因为其横向方向在高温下的收缩易导致正负极短路。

5隔膜的表征

隔膜的表征主要通过结构特性和功能特性两个角度结构特性包括化学分子和微晶的性质、厚度、孔径、孔径分布、孔隙率和其他相关的化学和物理性质，如化学稳定性和吸液能力。

功能特性包括电阻率、渗透性、离子传输能力等。每个特性参数都对隔膜的性能有很大的影响(自行了解)，需要选择合适的设计参数。

6总结

1.隔膜越薄越好，电池容量越高

2.离子传输和阻止电子传导。

3.物理化学性能好，不易折损，耐化学腐蚀。

隔膜是一种阻碍电子的隔膜，同时要求通过控制其厚度和孔隙达到符合要求的离子传输率，没有完美的隔膜，只有最合适的隔膜。低成本、高性能、更安全的隔膜始终是隔膜的研发方向 !

原标题：一文带你看懂"锂电池隔膜"