培訓(xùn)體系隔膜培訓(xùn)手冊(cè)

1、培訓(xùn)體系）隔膜培訓(xùn)手冊(cè)目錄壹、簡(jiǎn)介 （壹）鋰離子電池隔膜基礎(chǔ)知識(shí)（二）電池隔膜的分類(lèi)（三）鋰離子電池隔膜的功能及機(jī)理（四）鋰離子電池隔膜主要用途二、聚烯烴隔膜原料和原理 （壹）聚烯烴隔膜的分類(lèi)（二）聚烯烴隔膜的主要原料（三）聚烯烴隔膜主要生產(chǎn)方法（四）聚烯烴隔膜結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)三、性能參數(shù)和使用要求 （壹）隔膜主要性能表征參數(shù)及意義（二）鋰離子電池對(duì)隔膜的要求四、發(fā)展趨勢(shì) （壹）動(dòng)力電池隔膜 （二）鋰離子電池隔膜的發(fā)展五、隔膜知識(shí)和注意事項(xiàng) （壹）隔膜知識(shí)問(wèn)和答 （二）注意事項(xiàng)簡(jiǎn)介（壹） 鋰離子電池隔膜基礎(chǔ)知識(shí) 鋰離子電池隔膜是壹種具有納米級(jí)微孔的高分子功能 材料，隨著鋰離子電池的廣泛使用而走進(jìn)人們

2、的生活。 可充電鋰離子二次電池具有高比能量、長(zhǎng)循環(huán)壽命、 無(wú)記憶效應(yīng)的特性，又具有安全、可靠且能快速充放 電等優(yōu)點(diǎn)， 因而成為近年來(lái)新型電源技術(shù)研究的熱點(diǎn)。 由于鋰離子電池是綠色環(huán)保型無(wú)污染的二次電池，符 合當(dāng)今各國(guó)能源環(huán)保方面大的發(fā)展需求，于各行各業(yè) 的使用量正于迅速增加。 鋰離子電池電芯主要由正極材料、負(fù)極材料、電解液 和隔膜組成，其中隔膜是電芯的重要組成部分，起到 將電芯正極和負(fù)極隔開(kāi)的作用，具有電子絕緣性和離 子導(dǎo)電性。其鋰離子傳導(dǎo)能力直接關(guān)系到鋰離子電池 的整體性能，其隔離正負(fù)極的作用使電池于過(guò)度充電 或者溫度升高的情況下能限制電流的升高，防止電池 短路引起爆炸，具有微孔自閉保護(hù)作用

3、。隔膜的性能 決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、電解質(zhì)的保持性和電池的內(nèi) 阻等，進(jìn)而影響電池的容量、循環(huán)性能、充放電電流 密度等關(guān)鍵特性，所以，隔膜性能的優(yōu)劣直接影響了 電池的綜合性能。 于我國(guó)，鋰離子電池原材料已基本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，可 是隔膜材料卻主要依靠進(jìn)口，壹些制作隔膜的關(guān)鍵技 術(shù)被日本和歐美壟斷。最近幾年，隔膜于我國(guó)已有生 產(chǎn)，各項(xiàng)指標(biāo)也接近或達(dá)到了國(guó)外產(chǎn)品的水平。 本手冊(cè)主要介紹鋰離子電池用聚烯烴隔膜，從隔膜的 生產(chǎn)原理、性能特性、應(yīng)用等方面來(lái)介紹有關(guān)隔膜知 識(shí)。（二） 電池隔膜的分類(lèi)制造隔膜的材料有天然或合成的高分子材料、無(wú)機(jī)材 料等。根據(jù)原材料特點(diǎn)和加工方法不同，可將隔膜分 成有機(jī)材料隔膜、編

4、制隔膜、氈狀膜、隔膜紙和陶瓷 隔膜等。電池用隔膜的分類(lèi)如下圖：圖1電池用隔膜分類(lèi) 從上圖可知，隔膜可分為半透膜和微孔膜倆大類(lèi)。半 透膜的孔徑壹般小于 1nm ，而微孔膜孔徑于 10nm 之 上，甚至到幾微米。（三）鋰離子電池隔膜的功能及機(jī)理1 、隔膜于鋰離子電池中的主要功能于電池內(nèi)部將正、負(fù)極分隔開(kāi)來(lái)，防止接觸有良好的離子通過(guò)能力； 有保持電解液的能力； 有壹定的保護(hù)電池安全的能力。曲折貫通的微孔， 電解液造成短路；2、隔膜機(jī)理隔膜中具有大量中的離子載體能夠于微孔中自由通過(guò)，于正負(fù)極之間 遷移形成電池內(nèi)部導(dǎo)電回路，而電子則通過(guò)外部回路 于正負(fù)電極之間遷移形成電流，供用電設(shè)備利用。（四）鋰離子電

5、池隔膜的主要用途 各種液態(tài)鋰離子電池， 如手機(jī)電池、 便攜式 DVD 電池、 筆記本電腦電池、電動(dòng)工具電池、 GPS 電池、電動(dòng)車(chē) 和儲(chǔ)能裝置電池等。聚烯烴隔膜原料和生產(chǎn)原理壹） 聚烯烴隔膜分類(lèi)分類(lèi)方法按材料分類(lèi)按工藝分類(lèi)按結(jié)構(gòu)分類(lèi)種類(lèi)PP、PE、PP/PE 復(fù)合干法、濕法單層 PP、 PE多 層PP、PE三層PP/PE/PP（二） 聚烯烴隔膜的主要原料 隔膜使用的聚烯烴材料目前主要是聚丙烯（PP）、聚乙烯（ PE）倆類(lèi)。聚烯烴材料具有強(qiáng)度高、耐酸堿腐 蝕性好、防水、耐化學(xué)試劑、生物相容性好、無(wú)毒性 等優(yōu)點(diǎn)，于眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前，商品 化的液態(tài)鋰離子電池大多使用微孔聚烯烴隔膜，因?yàn)?/p>

6、 聚烯烴化合物于合理的成本范圍內(nèi)能夠提供良好的機(jī) 械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，而且具有高溫自閉性能，更加 確保了鋰離子二次電池于日常使用上的安全性。（三） 聚烯烴隔膜的主要生產(chǎn)方法1 、熱致相分離法（濕法 TIPS） 利用高分子材料和特定的溶劑于高溫條件下完全相 容，冷卻后產(chǎn)生相分離的特性，使溶劑相連續(xù)貫穿于 聚合物相形成的連續(xù)固態(tài)相中，經(jīng)過(guò)拉伸擴(kuò)孔后，將 溶劑萃取后于聚合物相中形成微孔。于目前濕法隔膜 制造過(guò)程中，通常將聚烯烴樹(shù)脂原料和壹些其它低分 子量的物質(zhì)同混合，加熱熔融混合均勻、經(jīng)擠出拉伸 成膜，再用易揮發(fā)溶劑把低分子物質(zhì)抽提出來(lái)，形成 微孔膜。2 、熔融拉伸法（干法 MSCS ） 熔融拉伸法

7、的制備原理是，高聚物熔體擠出時(shí)于拉伸 應(yīng)力作用冷卻下結(jié)晶，形成平行排列的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，經(jīng) 過(guò)熱處理后的薄膜于拉伸后晶體之間分離而形成狹縫 狀微孔，再經(jīng)過(guò)熱定型制得微孔膜。于聚丙烯微孔膜制備中除了拉開(kāi)片晶結(jié)構(gòu)外，仍能夠 通過(guò)于聚合物中添加結(jié)晶成核劑， 形成特定的 晶型， 然后于雙向拉伸過(guò)程中發(fā)生 晶型向 晶型轉(zhuǎn)變，晶 體體積收縮產(chǎn)生微孔。不同生產(chǎn)方法的隔膜特點(diǎn)生產(chǎn)方法干法濕法拉伸方式單向拉伸雙向拉伸雙向拉伸工藝原理晶片分離晶型轉(zhuǎn)換相分離方法特點(diǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，投資較 小，工藝復(fù)雜、 成本 高、環(huán)境友好設(shè)備復(fù)雜，投資 較大，配方控制 難度高，生產(chǎn)成 本低設(shè)備復(fù)雜、投資較 大、周期長(zhǎng)、 工藝 復(fù)雜、成本高，能

8、 耗大、有環(huán)境污染產(chǎn)品特點(diǎn)微孔尺寸小、 分布均 勻，微孔導(dǎo)通性好， 能生產(chǎn)不同厚度和 不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品， 縱 向強(qiáng)度高、 橫向強(qiáng)度 低， TD無(wú)收縮微孔尺寸大、分 布不均勻，雙向 強(qiáng)度均勻；只能 生產(chǎn)壹定厚度 規(guī)格 PP膜孔徑分布寬， 穿刺 強(qiáng)度高；適宜生產(chǎn) 較薄產(chǎn)品，只能生 產(chǎn)PE膜3 、不同生產(chǎn)方法的隔膜電鏡掃描圖 圖1干法單向拉伸 PP隔膜 SEM 圖 2干法雙向拉伸隔膜 SEM(a)(b)圖 3濕法隔膜 SEM四) 聚烯烴隔膜的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)結(jié)構(gòu)單層、雙層單層、雙層三層材料PPPEPP/PE/PP生產(chǎn)方 法干法干法、濕法干法優(yōu)點(diǎn)耐熱性好、透 過(guò)性好機(jī)械強(qiáng)度高低溫 閉孔 （130 左右 ）綜合

9、了 PP、PE膜優(yōu)點(diǎn)， 機(jī) 械強(qiáng)度好，安全性更高缺點(diǎn)安全關(guān)斷溫度 （閉孔溫度 140 ）高于 PE耐高溫性能不如PP高溫透過(guò)性差應(yīng)用范 圍數(shù)碼電池、動(dòng) 力電池?cái)?shù)碼電池?cái)?shù)碼電池性能參數(shù)和使用要求（壹） 隔膜的基本性能表征1、孔隙率孔隙率是孔的體積和隔膜體積的比值，即單位膜的體積中孔所占的體積百分比。它和原材料樹(shù)脂以及最終 制品的密度有關(guān)，大多數(shù)鋰離子電池隔膜的孔隙率于 35% 60% 之間?？紫堵屎透裟さ耐高^(guò)能力有壹定關(guān)系，但孔隙率大且 不代表隔膜的透過(guò)性好，因?yàn)橥高^(guò)性取決于微孔的導(dǎo) 通率和孔徑大小。另外，對(duì)于壹定的電解質(zhì)，具有高 孔隙率的隔膜能夠降低電池的阻抗，但也不是越高越 好，孔隙率太高，

10、會(huì)使材料的機(jī)械強(qiáng)度變差。 孔隙率的測(cè)量壹般采用稱(chēng)重法計(jì)算理論孔隙率。2、透氣度 透氣度又叫 Gurley 數(shù)，反映隔膜的透過(guò)能力。即壹定 體積的氣體， 于壹定壓力條件下通過(guò) 1 平方英寸面積的 隔膜所需要的時(shí)間。氣體的體積量壹般為 100ml ，有 些公司也會(huì)標(biāo) 10ml ，最后的結(jié)果會(huì)差十倍。 透氣度是由膜的孔徑大小、孔徑分布、孔隙率和開(kāi)孔 率等決定的，透氣率從壹定意義上來(lái)講，和用此隔膜 裝配的電池的內(nèi)阻成正比，即該數(shù)值越大，則內(nèi)阻越 大。然而，對(duì)于不同類(lèi)型、厚度的隔膜，該數(shù)字的直 接比較沒(méi)有任何意義。因?yàn)殇囯x子電池中的內(nèi)阻和離 子傳導(dǎo)有關(guān)，而透氣率和氣體傳導(dǎo)有關(guān)，倆種機(jī)理是 不壹樣的。換句

11、話說(shuō)， 單純比較倆種不同隔膜的 Gurley 數(shù)是沒(méi)有意義的，因?yàn)榭赡軅z種隔膜的微觀結(jié)構(gòu)完全 不壹樣；但同壹種隔膜的 Gurley 數(shù)的大小能很好的反 應(yīng)出內(nèi)阻的大小，因?yàn)橥挤N隔膜相對(duì)來(lái)說(shuō)微觀結(jié)構(gòu) 是壹樣的或可比較的。隔膜透氣度通常使用格利 (GURLEY) 透氣儀檢測(cè)。3、吸液率 吸液率反映隔膜吸收電解液的能力，是衡量隔膜和電 解液相容性的指標(biāo)。吸液率不僅受隔膜材料和電解液 的浸潤(rùn)性能影響，仍受隔膜的孔隙率、開(kāi)孔率、孔徑 的影響。吸液率測(cè)試方法是把干式樣稱(chēng)重后浸泡于電解液中， 直至吸收平衡，再取出濕隔膜擦干表面電解液稱(chēng)重， 計(jì)算單位積吸收電解液的重量。4 、孔徑、孔徑分布、孔的分布 壹般隔

12、膜的孔徑于納米級(jí)，雙拉方式生產(chǎn)的隔膜的孔接近圓形，干法隔膜的孔為長(zhǎng)條形。孔徑的大小和隔 膜的透過(guò)能力有關(guān)，過(guò)小的孔徑會(huì)抑制鋰離子通過(guò)， 過(guò)大的孔徑有可能導(dǎo)致隔膜穿孔形成電池微短路導(dǎo)致 電池自放電過(guò)快?？椎姆植疾痪鶆蛴锌赡軐?dǎo)致電池內(nèi) 部電流密度不壹致，長(zhǎng)期使用中鋰離子可能沉積形成 枝晶狀刺穿隔膜。制造方法孔徑范圍中值孔徑特點(diǎn)單軸干法040090120孔徑均勻，孔較小雙軸干法03000100150孔徑不均勻，分布寬雙軸濕法01000200250孔徑較均勻，分布 寬孔徑和孔徑分布壹般采用壓汞法測(cè)量，孔的分布均勻 性壹般采用 SEM 觀察。5 、力學(xué)性能 鋰離子電池對(duì)隔膜機(jī)械強(qiáng)度的要求較高。電池中的隔

13、 膜直接接觸有硬表面的正極和負(fù)極，而且當(dāng)電極上的 毛刺、 帶尖角的大顆粒物質(zhì)、 甚至電池內(nèi)部形成枝晶， 均會(huì)引起隔離膜被穿破而引起電池短路或微短路，因 此要求隔離膜的抗穿刺強(qiáng)度盡量高。此外隔離膜拉伸 強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率也有壹定要求。單軸拉伸的隔膜于 拉伸方向和垂直拉伸方向強(qiáng)度不同，而雙軸拉伸制備 的隔膜強(qiáng)度于倆個(gè)方向上基本壹致。盡管如此，于實(shí) 際應(yīng)用中雙向拉伸且沒(méi)有性能上的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)殡姵鼐?繞的受力方向是縱向；橫向拉伸會(huì)導(dǎo)致垂直方向的收 縮，這種收縮于高溫下會(huì)導(dǎo)致電極之間的相互接觸。 壹般而言孔隙率、透氣性較高時(shí)，盡管其阻抗較低， 但其機(jī)械強(qiáng)度卻要下降，因此于調(diào)節(jié)隔膜其中壹項(xiàng)或 幾項(xiàng)性能指標(biāo)的同

14、時(shí)，要兼顧微孔膜的其他各項(xiàng)性能 指標(biāo)，以獲得最佳的使用性能?？勾┐虖?qiáng)度的測(cè)試方法是用環(huán)狀物體將隔膜固定，取 壹定直徑的針，要求針尖無(wú)銳邊緣，以壹定的速度垂 直刺過(guò)隔膜， 將隔膜刺破最大力就是隔膜的抗穿刺力。 拉伸強(qiáng)度 (縱/ 橫向 )的測(cè)試方法是隔膜于壹定方向上、 通過(guò)拉伸夾具以壹定的試驗(yàn)速度拉伸直至斷裂所表現(xiàn) 出的承載能力。用拉斷力 (N) 或拉伸強(qiáng)度 (Mpa) 表示。 斷裂伸長(zhǎng)率是隔膜于壹定方向上 (縱 /橫向)，壹定拉伸 力下，斷裂時(shí)伸長(zhǎng)量和原長(zhǎng)的比值百分比。斷裂伸長(zhǎng) 率越大，彈性越好，表征隔膜韌性大。穿刺強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均采用可采用微機(jī) 控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)定。6 、自動(dòng)關(guān)

15、斷保護(hù)性能 自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)性能是鋰離子電池隔膜的壹種安全保護(hù) 性能，是鋰離子電池內(nèi)部防止由于短路、過(guò)充等原因 造成溫度失控的有效方法。隔膜的閉孔溫度和破膜溫度是該性能的主要參數(shù)。由于非正常情況下電池短路 使電池內(nèi)部溫度升高， 當(dāng)溫度到達(dá)隔膜的閉孔溫度時(shí)， 隔膜內(nèi)的微孔會(huì)坍塌，阻斷電流通過(guò)，但熱慣性會(huì)使 溫度進(jìn)壹步上升，有可能達(dá)到破膜溫度而造成隔膜熔 體破裂，造成電池內(nèi)部短路。因此，閉孔溫度和破膜 溫度相差越大越好 (即安全窗口溫度越高越好 )，此時(shí)電 池的安全性越好。 自關(guān)斷保護(hù)性能和制造隔膜的原材料和隔膜的結(jié)構(gòu)有 關(guān)。材料的熔點(diǎn)決定了隔膜的閉孔溫度、破膜溫度的 高低。壹般生產(chǎn)隔膜的材料為 PP

16、和 PE，常見(jiàn) PE的隔膜的閉孔 溫度于 130 左右， 破膜溫度于 150 左右； PP隔膜的 閉孔溫度于 145 左右，破膜溫度于 170 左右。 閉孔溫度和熔融破裂溫度的測(cè)試方法是：于不斷升溫 的情況下測(cè)試隔膜分隔的極板之間的電阻，隨著溫度 升高，電阻突然增大，此時(shí)的溫度即閉孔溫度。再繼 續(xù)升溫，電阻會(huì)突然變小，此時(shí)的溫度即破膜溫度。、 熱收縮率 熱收縮率反映隔膜于受熱時(shí)的尺寸穩(wěn)定性。除了隔膜 需要于電池使用的溫度范圍內(nèi) ( -2060 )保持尺寸 穩(wěn)定外，仍有壹個(gè)就是于電池生產(chǎn)過(guò)程中由于電解液 對(duì)水份非常敏感，大多數(shù)廠家會(huì)于注液前進(jìn)行 8590 的長(zhǎng)時(shí)間烘烤，所以要求于這個(gè)溫度下隔膜

17、的尺寸也應(yīng)該穩(wěn)定，否則會(huì)造成電池于烘烤時(shí)，隔膜 收縮過(guò)大，極片外露造成短路；另外于電池使用過(guò)程 中也有可能遇到電池內(nèi)部由于電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生高溫導(dǎo) 致隔膜收縮，因此設(shè)計(jì)電芯采用隔膜的寬度時(shí)應(yīng)當(dāng)準(zhǔn) 確了解和要求隔膜的橫向收縮率。隔膜是壹種高分子材料，經(jīng)過(guò)拉伸取向后，于高溫條 件下，拉伸方向均或多或少會(huì)產(chǎn)生熱收縮。單軸拉伸 的產(chǎn)品于縱向熱收縮會(huì)偏大， 橫向基本不產(chǎn)生熱收縮。 雙軸拉伸的隔膜于倆個(gè)方向上均會(huì)產(chǎn)生熱收縮。通常隔膜的熱收縮是于自然松弛狀態(tài)下測(cè)試得到。對(duì) 于卷繞形式的電芯來(lái)說(shuō)，由于縱向有支撐和固定，隔 膜縱向的實(shí)際熱收縮沒(méi)有那么大，對(duì)電池基本沒(méi)有影 響，主要影響產(chǎn)生于隔膜的橫向收縮。(二) 鋰

18、離子電池對(duì)隔膜的要求1 、對(duì)隔膜的基本要求隔膜性能決定了電池的內(nèi)阻和界面結(jié)構(gòu)，進(jìn)而決定了 電池容量、安全性能、充放電電流密度和循環(huán)性能等 特性，因此需滿足如下壹些性能：(1) 化學(xué)穩(wěn)定性電解液為有機(jī)溶劑體系， 耐有機(jī)溶劑；(2) 機(jī)械性能隔膜的拉伸強(qiáng)度高，穿刺強(qiáng)度高；(3) 熱穩(wěn)定性收縮率低，具有較低的閉孔溫度和較高 的破膜溫度；(4) 透過(guò)率好孔隙率高，孔徑分布均勻、透氣性好；(5) 表面無(wú)靜電不吸塵、易分離；(6) 電解液浸潤(rùn)性和電解液相容性好，吸液率高；(7) 均勻性厚度、透過(guò)率、熱收縮等。2 、鋰離子電池對(duì)隔膜使用的要求電芯成型 方式電池外形隔膜使用要求手動(dòng)卷 繞方形、圓形隔膜單片使用

19、，要求易分開(kāi)、易從卷針抽取疊 片方形、異性隔膜單片使用，要求易分開(kāi)自動(dòng) / 半自 動(dòng)卷 繞方形、圓形隔膜整卷使用，恒張力控制，要求端面整齊疊 片方形、異性發(fā)展趨勢(shì)（壹） 動(dòng)力用鋰離子電池隔膜最近幾年，隨著環(huán)保和能源問(wèn)題的日益突出，國(guó)內(nèi)外 對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的研究也越來(lái)越受到重視。和鉛酸、鎳氫 蓄電池相比，鋰離子動(dòng)力電池具有電壓高、能量密度 大、充放電速度、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)、無(wú)污染 等優(yōu)勢(shì)，能夠代替燃油系統(tǒng)及傳統(tǒng)鉛酸、鎳鎘電池， 提升能源利用效率， 減少空氣和鉛、 鉻等重金屬污染 作為壹種無(wú)污染儲(chǔ)能裝置，鋰離子動(dòng)力電池是發(fā)展新 型可再生能源產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)；作為動(dòng)力設(shè)備的驅(qū)動(dòng)能源， 它基本能夠達(dá)到零排放的

20、要求，是當(dāng)代最有前景的綠 色電源。鋰離子電動(dòng)電池可廣泛應(yīng)用于車(chē)輛船艦、通 信電力、 UPS 應(yīng)急電源、軍工等領(lǐng)域。新興的大型鋰離子動(dòng)力電池廠家均于尋求和自己生產(chǎn) 工藝相匹配的優(yōu)質(zhì)隔膜，以應(yīng)用于混合動(dòng)力車(chē)以及純 電動(dòng)汽車(chē)等大型且相對(duì)功率較高的電源中。由于大型 動(dòng)力交通工具所用電池放電時(shí)功率大、發(fā)熱量大，因 此對(duì)隔膜的耐高溫性能提出了更高的要求。大型動(dòng)力電池通常是由多個(gè)較小的電池通過(guò)串聯(lián)、且 聯(lián)的方式獲得較高的電壓、電流和功率。電池組對(duì)電 池單體要求的壹致性、內(nèi)阻、放電倍率、循環(huán)次數(shù)等 有較高要求。隔膜性能質(zhì)量的好壞對(duì)大型車(chē)用電池電 化學(xué)性能表現(xiàn)方面的影響更加突出。根據(jù)動(dòng)力電池的 要求，首先，隔膜

21、必須有較好的厚度均勻性，孔的分 布均勻性，孔徑分布均勻才能保證電芯于較大幅寬范 圍充放電電流密度壹致；其次，隔膜要具有較高的孔 隙率和較大的孔徑，能夠吸收和保持更多的電解液， 較小的孔徑曲折度會(huì)減小對(duì)鋰離子通過(guò)的抑制，降低 電池的內(nèi)阻，才能適應(yīng)動(dòng)力電池實(shí)現(xiàn)快速充放電的要 求，支持動(dòng)力電池于使用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)大電流、大功率 放電；第三，隔膜要能夠承受電池使用過(guò)程中產(chǎn)生的 高溫，具有較好的熱穩(wěn)定性，除了有較小的熱收縮率 外，仍要于較高溫度條件下維持孔的大小和導(dǎo)通率基 本不變，這樣才能使高溫時(shí)放電倍率不至于下降太嚴(yán) 重。從隔膜材料的角度來(lái)見(jiàn)， PP隔膜比較適合上述動(dòng)力電池對(duì)隔膜的要求，產(chǎn)品孔徑較大，孔徑

22、的曲折性 較小，適合大電流快速放電， PP隔膜的高溫穩(wěn)定性使 得其于高溫環(huán)境時(shí)放電效率仍能夠保持較高的水平。 另外考慮電池的安全性，壹般采用厚度于30m 之上機(jī)械強(qiáng)度高的隔膜。（二） 鋰離子電池隔膜的發(fā)展趨勢(shì) 鋰離子電池隔膜的發(fā)展是隨著鋰離子電池的需求不斷 變化而不斷發(fā)展的，從體積上見(jiàn)，鋰離子電池正于朝 著小和大倆個(gè)截然不同的方向發(fā)展。于壹些如手機(jī)、 數(shù)碼相機(jī)等電子產(chǎn)品上，為了迎合美觀、便于攜帶的 需求，電池廠將電池的電芯做得非常小巧。為了追求 高的能量密度，于狹小的體積中能容納下更多的電極 材料，電池廠家希望隔膜的厚度越薄越好，當(dāng)下很多 廠家要求提供 20m 甚至16 m厚的隔膜。體積更小

23、是對(duì)隔膜的壹個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)楸仨毎迅裟ぷ龅帽?，但?能夠保持原來(lái)的電池容量、循環(huán)性能以及安全性能等 功能。而和此相反，于電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)及電動(dòng) 工具等所使用的動(dòng)力電池方面，為了獲得高的容量、 提供大的功率，通常壹個(gè)電池需要使用幾十甚至上百 個(gè)電芯進(jìn)行串接。由于鋰電池具有潛于的爆炸危險(xiǎn)， 隔膜的安全性相當(dāng)重要，當(dāng)下市場(chǎng)上對(duì)厚度較厚的聚 丙烯隔膜的需求量于日益增加。 隔膜的性能影響離子電導(dǎo)率，從而直接影響電池的容 量、循環(huán)性能以及安全性能等性能。由于聚乙烯、聚 丙烯等聚烯烴非極性材料制成的隔膜具有低的表面性 能，于鋰離子電池使用的極性碳酸酯類(lèi)電解液中雖能 很好的浸潤(rùn)，但由于吸液性能且不太好，離子電

24、導(dǎo)率 低。材料的表面性能能夠通過(guò)表面處理進(jìn)行改善，離 子輻照、表面等離子體處理以及紫外光照射接枝等方 法已經(jīng)是非常成熟的表面處理方法。對(duì)聚烯烴隔膜進(jìn) 行表面處理，提高隔膜的吸液性能，將是提高隔膜性 能的壹個(gè)重要方向。鋰離子電池的安全性是人們關(guān)注的壹個(gè)重點(diǎn)，隔膜的 耐熱性能就成了制約鋰離子電池發(fā)展的壹個(gè)重要因 素。開(kāi)發(fā)高耐熱性能的隔膜也是壹個(gè)發(fā)展方向，但無(wú) 論聚乙烯、聚丙烯仍是其它熱塑性高分子材料，于接 近熔點(diǎn)時(shí)材料均會(huì)因融化而收縮變形，給二次鋰離子 電池的安全性能帶來(lái)潛于隱患。無(wú)機(jī)物如氧化鋁、氧 化鋯等于 100300 的范圍內(nèi)非常穩(wěn)定，且它們的微 / 納米材料已經(jīng)市場(chǎng)化。 德國(guó)的 Degus

25、sa 公司結(jié)合有機(jī) 物的柔性和無(wú)機(jī)物良好熱穩(wěn)定性的特點(diǎn)，提出壹種于 無(wú)紡布表面復(fù)合無(wú)機(jī)陶瓷氧化物涂層的方法，制備出 了有機(jī)底膜 / 無(wú)機(jī)涂層復(fù)合的鋰離子電池隔膜。 于電池 充放電過(guò)程中，即使有機(jī)底膜發(fā)生熔化，無(wú)機(jī)涂層仍 然能夠保持隔膜的完整性， 防止大面積正 / 負(fù)極短路現(xiàn) 象的出現(xiàn)， 這種有機(jī) / 無(wú)機(jī)復(fù)合的隔膜為解決大功率的 電池安全性提供了壹個(gè)可行的解決方案，將是未來(lái)鋰 離子電池動(dòng)力隔膜的壹個(gè)重要發(fā)展方向。由于聚烯烴材料具有優(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)，因此聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴微孔 膜于鋰離子電池研發(fā)初期便被用作鋰離子電池隔膜。 時(shí)至今日，商品化的鋰離子電池隔膜仍然是聚

26、烯烴微 孔膜。從結(jié)構(gòu)上見(jiàn)，鋰離子電池中的液態(tài)電解液有可 能泄露而存于安全隱患。為了消除液態(tài)鋰離子電池潛 于的爆炸隱患，近年使電解液和具有離子傳輸性能的 聚電解質(zhì)充分浸潤(rùn)形成凝膠的全固態(tài)凝膠聚合物鋰離 子電池開(kāi)始出現(xiàn)。全固態(tài)鋰離子聚合物電池采用凝膠 聚電解質(zhì)，要求隔膜具有很好的吸液性能，出現(xiàn)了以 偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物 (PVDF-HFP) 為主要材料 通過(guò)溶劑涂膜、靜電紡絲或拉伸的方法制備凝膠聚合 物隔膜的研究和報(bào)道。同時(shí)于以聚烯烴隔膜材料為基 體，涂覆 PVDF 、PEO等材料，適應(yīng)于凝膠聚合物鋰離 子電池的復(fù)合隔膜的研究也有大量的報(bào)道。開(kāi)發(fā)能夠 滿足全固態(tài)鋰離子聚合物電池使用的隔膜將是壹

27、個(gè)方 向。隔膜知識(shí)問(wèn)答和注意事項(xiàng)(壹) 隔膜知識(shí)問(wèn)和答1 、孔隙率和透氣率的關(guān)系？ 答：孔隙率是指單位體積中隔膜中微孔所占的百分比， 通常是通過(guò)測(cè)定隔膜的表觀密度和原材料密度的比值 得到的。由于隔膜的厚度比較難準(zhǔn)確測(cè)到，所以計(jì)算 出來(lái)的孔隙率會(huì)有壹定偏差。干法隔膜的孔隙率壹般 于 35-50% ，濕法隔膜的孔隙率于 40-60% 。透氣率是 指于壹定壓力條件下隔膜透過(guò)氣體的能力，通常用 Gurley 數(shù)表示。常用的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)設(shè)備為 Gurley 透氣儀， 市場(chǎng)產(chǎn)品通常會(huì)標(biāo)識(shí) 100ml 或 10ml 氣體的透過(guò)時(shí)間， 時(shí)間越長(zhǎng)，隔膜的透過(guò)能力越差。 不同種隔膜之間的孔隙率的絕對(duì)值是無(wú)法直接比較 的。但于同