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鋰離子電池隔膜是一種多孔塑料薄膜，能夠保證鋰離子自由通過形成回路,同時(shí)阻止兩電極相互接觸起到電子絕緣作用。在溫度升高時(shí)，有的隔膜可通過隔膜閉孔功能來阻隔電流傳導(dǎo)，防止電池過熱甚至爆炸。雖然隔膜不參與電池的電化學(xué)反應(yīng)，但隔膜厚度、孔徑大小及其分布、孔隙率、閉孔溫度等物理化學(xué)性能與電池的內(nèi)阻、容量、循環(huán)性能和安全性能等關(guān)鍵性能都密切相關(guān)，直接影響電池的電化學(xué)性能。尤其是對(duì)于動(dòng)力鋰離子電池，隔膜對(duì)電池倍率性能和安全性能的影響更顯著。

關(guān)于隔膜種類和要求

聚烯烴材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、 化學(xué)穩(wěn)定性和相對(duì)廉價(jià)的特點(diǎn)，目前商品化的液態(tài)鋰離子電池大多使用微孔聚烯烴隔膜，包括聚乙烯 (PE) 單層膜、聚丙烯 (PP) 單層膜以及 PP/PE/PP 三層復(fù)合膜。同時(shí)有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜也已經(jīng)在逐步推廣應(yīng)用。商品化的凝膠聚合物鋰離子電池則采用凝膠聚合物電解質(zhì)膜。

鋰離子電池中的隔膜要求具有良好的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性。從提高電池容量和功率性能角度，希望隔膜盡量薄，具有較高的孔隙率，以及對(duì)電解液的吸液性能。從安全性能角度，還需要有較高的抗撕裂強(qiáng)度、良好的彈性，防止短路。隔膜應(yīng)具有熱關(guān)閉特性，即電池溫度高到一定程度時(shí)，隔膜微孔關(guān)閉，電池內(nèi)阻快速上升，避免電池?zé)崾Э?。隨著鋰離子電池作為動(dòng)力的交通工具及儲(chǔ)能電池的出現(xiàn)，動(dòng)力鋰離子電池對(duì)隔膜提出了更苛刻的要求：要求隔膜具有更好的耐熱性，如200℃不收縮；要求隔膜具有更高的耐電化學(xué)穩(wěn)定性，如電化學(xué)窗口大于5.0V；要求隔膜具有更好的吸液性能,，如吸液率大于200%；同時(shí)對(duì)隔膜的厚度、孔徑分布的均一性提出了更高要求。

鋰離子電池隔膜的表征參數(shù)包括隔膜的孔徑及分布、孔隙率、厚度、透氣度、電子絕緣性、吸液保液能力、力學(xué)性能、耐電解液腐蝕和熱穩(wěn)定性能等，這些性能與鋰離子電池的電化學(xué)性能密切相關(guān)。

干法聚烯烴多孔膜

單層 PP 膜、三層 PP/PE/PP 復(fù)合膜通常采用干法制備，單層 PE 膜也可以采用干法制備。干法制膜是將聚烯烴薄膜進(jìn)行單向或雙向拉伸形成微孔的制膜方法。干法聚烯烴多孔膜具有扁長(zhǎng)的微孔結(jié)構(gòu)。干法制備聚烯烴過程中，高聚物熔體擠出時(shí)在拉伸應(yīng)力下結(jié)晶，形成垂直于擠出方向而又平行排列的片晶結(jié)構(gòu)，并經(jīng)過熱處理得到硬彈性材料，再經(jīng)過拉伸后片晶之間分離而形成狹縫狀微孔，最后經(jīng)過熱定型制得微孔膜。干法制備聚烯烴膜分為單向拉伸和雙向拉伸兩種工藝。

干法單向拉伸膜：干法單向拉伸工藝： a. 采用生產(chǎn)硬彈性纖維的方法制備出低結(jié)晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜；b. 經(jīng)過退火獲得高結(jié)晶度的取向薄膜；c. 薄膜先在低溫下進(jìn)行拉伸形成微缺陷，然后在高溫下使缺陷拉開，形成微孔。在聚丙烯中加入具有結(jié)晶促進(jìn)作用的成核劑以及油類添加劑，可加速退火過程中的結(jié)晶速率。

用干法單向拉伸工藝生產(chǎn)的PP/PE/PP三層復(fù)合隔膜具有扁長(zhǎng)的微孔結(jié)構(gòu)，由于只進(jìn)行單向 (縱向) 拉伸， 沒有進(jìn)行橫向拉伸, 因此橫向幾乎沒有熱收縮。在電池內(nèi)部溫度較高時(shí)， 中間層 PE 在130℃ 左右時(shí)首先熔化，堵塞隔膜孔隙,使電池內(nèi)部斷路，大大提高了電池的安全性能。但其制造工藝復(fù)雜，難以制備16μm 以下超薄隔膜，隔膜橫向強(qiáng)度低。

干法雙向拉伸膜：干法雙向拉伸主要用于生產(chǎn)單層 PP 膜。在聚丙烯中加入具有成核作用的β 晶型改進(jìn)劑， 利用聚丙烯不同相態(tài)間密度的差異，使其在拉伸過程中發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變形成微孔。干法雙向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜經(jīng)過雙向拉伸，在縱向拉伸強(qiáng)度相差不大的情況下，橫向拉伸強(qiáng)度要高于干法單向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜。

干法雙向拉伸具有工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本更低等優(yōu)點(diǎn)。但所制備的產(chǎn)品仍存在孔徑分布過寬、 厚度均勻性較差等問題，且沒有三層隔膜的中間層熔斷功能，難以在高端領(lǐng)域拓展應(yīng)用。

無機(jī)/有機(jī)復(fù)合膜

無機(jī)/有機(jī)復(fù)合膜通常以聚烯烴隔膜為基體，在表面涂覆一層納米級(jí)Al2O3等無機(jī)陶瓷粉體, 經(jīng)過特殊工藝處理使陶瓷粉體與基體緊密結(jié)合形成隔膜，又稱為陶瓷復(fù)合隔膜。有機(jī)基體提供足夠的柔韌性，可滿足電池裝配要求；無機(jī)組分形成特定的剛性骨架, 使隔膜在高溫時(shí)具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性。無機(jī)有機(jī)復(fù)合膜的熔融溫度可達(dá)230℃，在200℃下不會(huì)發(fā)生熱收縮，同時(shí)具有更好的機(jī)械穩(wěn)定性，還能更好地吸收電解液，減小電池內(nèi)阻。因此，無機(jī)/有機(jī)復(fù)合膜的應(yīng)用越來越廣泛。但是這種隔膜的厚度有所增加，使電池能量密度降低；并且其有機(jī)和無機(jī)組分存在界面相容性差的問題。