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鋰離子電池(chi)隔(ge)膜(mo)是一種多孔(kong)塑料薄(bo)膜(mo)，能夠保證鋰離子自由通(tong)過形成(cheng)回路,同時阻止(zhi)兩電極(ji)相(xiang)互接觸起(qi)到(dao)電子絕緣作(zuo)用。在溫度(du)升高時，有的隔(ge)膜(mo)可(ke)通(tong)過隔(ge)膜(mo)閉孔(kong)功(gong)能來阻隔(ge)電流(liu)傳導，防止(zhi)電池(chi)過熱甚至(zhi)爆炸。雖然隔(ge)膜(mo)不參(can)與電池(chi)的電化(hua)學(xue)反應(ying)，但隔膜厚度、孔(kong)徑(jing)大小(xiao)及其(qi)(qi)分布(bu)、孔(kong)隙率、閉孔(kong)溫(wen)度等物(wu)理化學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)與電(dian)(dian)池的內阻、容量(liang)、循(xun)環性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)和安(an)全性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)等關(guan)鍵性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)都密切相(xiang)關(guan)，直接影(ying)(ying)響電(dian)(dian)池的電(dian)(dian)化學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。尤其(qi)(qi)是(shi)對于動力鋰離子(zi)電(dian)(dian)池，隔膜對電(dian)(dian)池倍(bei)率性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)和安(an)全性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)的影(ying)(ying)響更顯(xian)著。

關(guan)于隔(ge)膜種類和要求

聚(ju)烯(xi)烴(jing)材(cai)料具有優異的(de)(de)力學性(xing)能(neng)、 化學穩定性(xing)和相對廉(lian)價的(de)(de)特點，目前(qian)商(shang)品(pin)化的(de)(de)液(ye)態鋰(li)離(li)子電(dian)池大多使用(yong)(yong)微孔聚(ju)烯(xi)烴(jing)隔(ge)膜(mo)，包(bao)括聚(ju)乙烯(xi) (PE) 單(dan)層膜(mo)、聚(ju)丙烯(xi) (PP) 單(dan)層膜(mo)以及 PP/PE/PP 三層復合膜(mo)。同時有機/無機復合膜(mo)也已經(jing)在逐(zhu)步推廣(guang)應用(yong)(yong)。商(shang)品(pin)化的(de)(de)凝膠(jiao)聚(ju)合物(wu)鋰(li)離(li)子電(dian)池則采用(yong)(yong)凝膠(jiao)聚(ju)合物(wu)電(dian)解質膜(mo)。

鋰離子電池中的隔膜要求具有良好的力學(xue)性(xing)(xing)能和化(hua)學(xue)穩定(ding)性(xing)(xing)。從提(ti)高電池容量(liang)和功率性(xing)(xing)能角度，希望隔膜盡量(liang)薄，具有較高的孔隙率，以及對(dui)電解液(ye)的吸(xi)液(ye)性(xing)(xing)能。從安全性(xing)(xing)能角度，還需要有較高的抗(kang)撕裂強度、良好的彈性，防止短(duan)路。隔膜(mo)應具(ju)有熱關閉(bi)特(te)性，即電(dian)池溫度高到(dao)一定程度時，隔膜(mo)微(wei)孔關閉(bi)，電(dian)池內阻(zu)快速上升(sheng)，避(bi)免電池(chi)(chi)熱失(shi)控。隨著(zhu)鋰(li)離子電池(chi)(chi)作為動(dong)(dong)力的(de)交(jiao)通(tong)工具及(ji)儲能電池(chi)(chi)的(de)出現，動(dong)(dong)力鋰(li)離子電池(chi)(chi)對隔膜提出了(le)更苛刻(ke)的(de)要求：要求隔膜具有更好的(de)耐熱性，如(ru)200℃不收縮；要求隔膜具有更高(gao)的(de)耐電化學穩定性，如電化學(xue)窗口大于(yu)5.0V；要(yao)求(qiu)隔(ge)膜具有更(geng)好的吸液性能,，如吸液率大于(yu)200%；同時對隔(ge)膜的厚(hou)度、孔徑分布的均(jun)一性提出了更(geng)高要(yao)求(qiu)。

鋰離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)隔膜的(de)表征參數(shu)包括隔膜的(de)孔(kong)徑及(ji)分(fen)布(bu)、孔(kong)隙率、厚度、透氣度、電(dian)(dian)子(zi)絕(jue)緣性(xing)(xing)、吸液保液能力、力學性(xing)(xing)能、耐(nai)電(dian)(dian)解(jie)液腐蝕(shi)和熱穩定(ding)性(xing)(xing)能等，這些性(xing)(xing)能與鋰離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)的(de)電(dian)(dian)化學性(xing)(xing)能密(mi)切相關。

干法聚烯烴多孔膜

單層 PP 膜(mo)、三層 PP/PE/PP 復合膜(mo)通常采用(yong)(yong)干(gan)法制(zhi)備(bei)，單層 PE 膜(mo)也可以采用(yong)(yong)干(gan)法制(zhi)備(bei)。干(gan)法制(zhi)膜(mo)是將聚烯(xi)(xi)烴(jing)薄膜(mo)進(jin)行單向或雙向拉(la)伸形成(cheng)微孔的制(zhi)膜(mo)方法。干(gan)法聚烯(xi)(xi)烴(jing)多孔膜(mo)具有扁長的微孔結(jie)(jie)構(gou)。干(gan)法制(zhi)備(bei)聚烯(xi)(xi)烴(jing)過程中，高(gao)聚物(wu)熔體擠(ji)出時在拉(la)伸應力下結(jie)(jie)晶，形成(cheng)垂直于擠(ji)出方向而又平行排列的片晶結(jie)(jie)構(gou)，并經過(guo)(guo)熱(re)(re)處理得(de)到硬彈(dan)性(xing)材料(liao)，再經過(guo)(guo)拉(la)(la)(la)伸后(hou)片(pian)晶之間分離而形(xing)成狹縫狀微(wei)孔，最(zui)后(hou)經過(guo)(guo)熱(re)(re)定型制(zhi)得(de)微(wei)孔膜(mo)。干法制(zhi)備聚烯烴膜(mo)分為單向拉(la)(la)(la)伸和雙向拉(la)(la)(la)伸兩(liang)種(zhong)工藝。

干(gan)(gan)法單向(xiang)(xiang)拉伸(shen)膜(mo)：干(gan)(gan)法單向(xiang)(xiang)拉伸(shen)工藝： a. 采用生產硬(ying)彈性纖維的(de)(de)方法制備(bei)出低(di)結(jie)晶(jing)度的(de)(de)高取向(xiang)(xiang)聚丙烯或聚乙烯薄膜(mo)；b. 經過退火獲得(de)高結(jie)晶(jing)度的(de)(de)取向(xiang)(xiang)薄膜(mo)；c. 薄膜(mo)先在(zai)(zai)低(di)溫(wen)下進行拉伸(shen)形成微(wei)缺陷，然后(hou)在(zai)(zai)高溫(wen)下使缺陷拉開，形成微(wei)孔。在(zai)(zai)聚丙烯中(zhong)加入具有結(jie)晶(jing)促進作(zuo)用的(de)(de)成核劑以及油類添加劑，可加速退火過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)結(jie)晶(jing)速率。

用干法單(dan)向拉伸(shen)工(gong)藝生(sheng)產的(de)PP/PE/PP三層復合隔膜具有(you)扁長(chang)的(de)微孔結構，由于(yu)只進行單(dan)向 (縱向) 拉伸(shen)， 沒有(you)進行橫(heng)向拉伸(shen), 因此橫(heng)向幾乎沒有(you)熱(re)收(shou)縮。在(zai)電(dian)池(chi)內部溫度較高(gao)時(shi)， 中間層 PE 在(zai)130℃ 左(zuo)右(you)時(shi)首先熔化，堵塞隔膜孔隙(xi),使(shi)電(dian)池(chi)內部斷(duan)路，大(da)大(da)提高(gao)了電(dian)池(chi)的(de)安(an)全性能。但其制造(zao)工(gong)藝復雜(za)，難(nan)以制備16μm 以下超(chao)薄隔膜，隔膜橫(heng)向強(qiang)度低。

干法(fa)(fa)雙(shuang)向(xiang)(xiang)拉(la)(la)伸膜(mo)(mo)：干法(fa)(fa)雙(shuang)向(xiang)(xiang)拉(la)(la)伸主要(yao)用(yong)(yong)于生產單層 PP 膜(mo)(mo)。在聚(ju)(ju)丙烯中(zhong)加(jia)入具有成(cheng)核作(zuo)用(yong)(yong)的(de)β 晶型(xing)改進劑， 利用(yong)(yong)聚(ju)(ju)丙烯不(bu)同相態間密(mi)度(du)的(de)差異，使其在拉(la)(la)伸過(guo)程中(zhong)發生晶型(xing)轉變形(xing)成(cheng)微孔。干法(fa)(fa)雙(shuang)向(xiang)(xiang)拉(la)(la)伸工(gong)(gong)藝(yi)生產的(de)隔膜(mo)(mo)經過(guo)雙(shuang)向(xiang)(xiang)拉(la)(la)伸，在縱向(xiang)(xiang)拉(la)(la)伸強度(du)相差不(bu)大的(de)情況下，橫向(xiang)(xiang)拉(la)(la)伸強度(du)要(yao)高于干法(fa)(fa)單向(xiang)(xiang)拉(la)(la)伸工(gong)(gong)藝(yi)生產的(de)隔膜(mo)(mo)。

干法雙向拉伸(shen)具有工藝相對簡單、生產效(xiao)率高、生產成本更低等(deng)優(you)點。但(dan)所制(zhi)備的產品仍存在孔徑分(fen)布過(guo)寬、 厚度均(jun)勻性(xing)較差等(deng)問題，且沒有三層隔膜的中間層熔(rong)斷功能，難以(yi)在高端(duan)領域(yu)拓(tuo)展(zhan)應用。

無機/有(you)機復合膜

無機(ji)(ji)(ji)/有機(ji)(ji)(ji)復(fu)合(he)(he)膜(mo)(mo)(mo)通常以聚(ju)烯烴隔(ge)膜(mo)(mo)(mo)為(wei)基(ji)體(ti)，在表面涂覆一層納米級Al2O3等無機(ji)(ji)(ji)陶瓷粉(fen)體(ti), 經過特殊(shu)工(gong)藝處(chu)理(li)使陶瓷粉(fen)體(ti)與基(ji)體(ti)緊密結合(he)(he)形成(cheng)隔(ge)膜(mo)(mo)(mo)，又稱為(wei)陶瓷復(fu)合(he)(he)隔(ge)膜(mo)(mo)(mo)。有機(ji)(ji)(ji)基(ji)體(ti)提(ti)供足夠的(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)，可(ke)滿足電池裝配要(yao)求(qiu)；無機(ji)(ji)(ji)組分形成(cheng)特定(ding)(ding)的(de)剛性(xing)(xing)骨(gu)架, 使隔(ge)膜(mo)(mo)(mo)在高溫時(shi)具有優良(liang)的(de)熱穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)和尺寸(cun)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)。無機(ji)(ji)(ji)有機(ji)(ji)(ji)復(fu)合(he)(he)膜(mo)(mo)(mo)的(de)熔融溫度(du)可(ke)達230℃，在200℃下不會(hui)發生熱收縮，同(tong)時(shi)具有更(geng)好(hao)的(de)機(ji)(ji)(ji)械穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)，還能更(geng)好(hao)地吸(xi)收電解液，減小電池內阻。因此，無機(ji)(ji)(ji)/有機(ji)(ji)(ji)復(fu)合(he)(he)膜(mo)(mo)(mo)的(de)應用越來越廣泛(fan)。但(dan)是(shi)這種隔(ge)膜(mo)(mo)(mo)的(de)厚(hou)度(du)有所增(zeng)加，使電池能量(liang)密度(du)降(jiang)低；并且其(qi)有機(ji)(ji)(ji)和無機(ji)(ji)(ji)組分存在界面相容性(xing)(xing)差的(de)問題。