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1隔膜的定義

廈門8月25 2023鋰電新能源技術與新材料發(fā)展研討會

隔膜是離子電池的重要組成部分，它位于電池內部正負極之間，保證理離子通過的同時，阻礙電子傳輸。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。

2對隔膜的要求

根據特定的電池和應用選擇隔膜時，必須考慮幾點因素，權衡每種隔膜的特點和使用要求，基本要求隔膜具有如下特點:

①電子絕緣性；

②易被電解液浸潤，且電解液浸潤后的電阻最??；

③力學性能和結構穩(wěn)定性好;

④對電解液、雜質、正負極反應物具有很好的化學穩(wěn)定性 :

⑤能夠有效阻止兩極間粒子、膠體或可溶物的遷移。

此外根據電池應用不同，可調整要求，總之是性能良好、安全性高和成本低。

3隔膜的種類

鋰離子電池隔膜的分類

根據物理、化學特性的差異，電池隔膜可以分為:織造膜、非織造膜(無紡布)、微孔膜、復合膜、隔膜紙、碾壓膜等幾類。

雖然類型繁多，至今商品化理電池隔膜材料主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。

由于鋰在水溶劑會發(fā)生反應，且非水電解質在高電壓下穩(wěn)定，故所有鉀電池采用的都是非水電解質，鯉離子二次電池可分為三類，其對應的隔膜材質大致如下:

1.液態(tài)電解液型電池(聚烯烴 PE、PP、PP/PE/PP)

2.凝膠電解質（聚合物和液態(tài)混合型）型電池（聚偏氟乙烯或聚烯烴）

3.固態(tài)電解質型電池( 局環(huán)氧乙烷-鋰鹽）

PP/PE/PP的設計優(yōu)點

由于聚烯烴出色的力學性能、化學穩(wěn)定性及成本不高，被廣泛使用其中以PP、PE及兩者混合PP/PE/PP使用較多。其厚度約20~幾百um，孔徑在0.05~0.5μm。

PE：熔點低使其具有熱保險的作用。當溫度接近聚合物熔點時，隔膜的孔閉合，能完全或部分切斷電池內部電流，阻止電池內部繼續(xù)產生焦耳熱，提高電池安全性。

PP：熔點165C較PE(135C)高，即使PE融化閉孔，電流阻斷，高熔點的PP扔保持了隔膜的結構完整性。

陶瓷隔膜的特點

將柔韌的聚烯烴隔膜和具有化學、熱力學電阻等優(yōu)勢的親水陶瓷材料結合在一起就形成了陶瓷隔膜。

陶瓷材料，例如鋁、硅、鋅都被涂覆和固化在光滑的基體表面。陶瓷隔膜具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性、出色的化學惰性和良好的潤濕性此外，還有的研究在基體表面涂覆金屬氧化物溶膠-凝膠層、聚合物、表面活性劑、親水單體等等。

4隔膜的制備工藝

主要分為兩種，干法和濕法。

濕法(相轉變工藝)：濕法又稱相分離法或熱致相分離法，將液態(tài)烴或小分子物質與聚燒烴樹脂混合，加熱熔融后，形成均勻的混合物，然后降溫進行相分離，壓制得膜片，再將膜片加熱至接近熔點溫度，進行雙向拉伸使分子鏈取向，最后保溫一定時間用易揮發(fā)物質洗脫殘留的溶劑，制備出相互貫通的微孔膜典型的濕法工藝公司包括旭化成、東燃、三菱化學、日東電工公司濕法工藝的不足之處在于，要處理大量用過的溶劑，而對這些溶劑的回收很困難。

干法：基本流程是熔聚烯烴樹脂、擠出成膜、制成結晶性聚合物膜，經過結晶化處理、退火后，得到高度取向的多層結構，在高溫下進一步拉伸，將結晶面進行剝離形成多孔結構，可以增加薄膜的孔徑。

干法工藝不需要任何溶劑，在技術上時很簡便的。干法工藝典型公司有日本宇部Celgard等

單向拉伸的隔膜僅在一個方向上具有較高強度，而雙向拉伸的薄膜在縱向和橫向上都有較高強度。但是使用上，雙向拉伸的隔膜并不太多，因為其橫向方向在高溫下的收縮易導致正負極短路。

5隔膜的表征

隔膜的表征主要通過結構特性和功能特性兩個角度結構特性包括化學分子和微晶的性質、厚度、孔徑、孔徑分布、孔隙率和其他相關的化學和物理性質，如化學穩(wěn)定性和吸液能力。

功能特性包括電阻率、滲透性、離子傳輸能力等。每個特性參數(shù)都對隔膜的性能有很大的影響(自行了解)，需要選擇合適的設計參數(shù)。

6總結

1.隔膜越薄越好，電池容量越高

2.離子傳輸和阻止電子傳導。

3.物理化學性能好，不易折損，耐化學腐蝕。

隔膜是一種阻礙電子的隔膜，同時要求通過控制其厚度和孔隙達到符合要求的離子傳輸率，沒有完美的隔膜，只有最合適的隔膜。低成本、高性能、更安全的隔膜始終是隔膜的研發(fā)方向 !

原標題：一文帶你看懂"鋰電池隔膜"