锂电池隔膜概述及未来发展趋势

一、锂离子电池隔膜定义

锂离子电池由正极材料、负极材料、电解液和隔膜4个部分组成。其中隔膜是关键的内层组件之一。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。

二、隔膜主要作用

隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。

简单用一句话来总结，就是隔膜材料的好坏，可以直接影响电池的性能，能够在正负极之间起到隔离的作用，防止通过电流导电，发生短路烧坏电池。所以不管是从保护性还是安全性，隔膜都在从中起着非常重要的作用。

三、锂电池隔膜的要求

1、具有电子绝缘性，保证正负极的机械隔离。

2、有一定的孔径和孔隙率，保证低的电阻和高的离子电导率，对锂离子有很好的透过性。

3、由于电解质的溶剂为强极性的有机化合物，隔膜必须耐电解液腐蚀，有足够的化学和电化学稳定性。

4、对电解液的浸润性好并具有足够的吸液保湿能力。

5、具有足够的力学性能，包括穿刺强度、拉伸强度等，但厚度尽可能小。

6、空间稳定性和平整性好。

7、热稳定性和自动关断保护性能好。动力电池对隔膜的要求更高，通常采用复合膜。

四、隔膜工艺及未来发展

目前规模化生产的锂电池隔膜采用主要为PP、PE隔膜以及以这两种隔膜为基体的涂覆隔膜。与此对应的生产工艺为干法、湿法、涂覆。其中根据成孔机理的不同，干法又分成干法单向拉伸、干法双向拉伸两种不同工艺。

随着锂电池技术的不断提升，原有的干法、湿法工艺制成的PP、PE隔膜由于其材料自身性质如熔点低、耐热性差等限制，已经逐渐无法满足锂电池的技术要求。为改善基膜安全性和电化学性能，不同的涂覆工艺被越来越多的利用到隔膜领域。目前市场上涂覆材料种类主要分为无机涂覆、有机涂覆、有机+无机涂覆三种方式，其中无机涂覆材料以陶瓷、勃姆石为主，有机涂覆材料以聚偏氟乙烯、芳纶为主。

作为锂离子电池关键材料之一的隔膜，其市场需求也在快速增长，未来锂离子电池隔膜的发展主要集中在：

1、薄膜用材料种类的多样化。生物质复合材料、特种聚合物材料逐渐用于电池隔膜产品；通过多种隔膜复合或添加无机颗粒、PE微粉等提高电池隔膜的输出功率和安全性能等。

2、隔膜微孔结构及制备方法的多元化。如利用抽出法在成膜后将基材中的可溶性物质萃出制备微孔薄膜；通过静电纺丝法获取微孔更小、孔隙率更高的隔膜；通过重离子辐照刻蚀微孔的方法制备分布均匀、孔道上下贯通的隔膜等。

3、关注低成本、生产工艺简单的高性能隔膜。

目前商业化的隔膜以PE、PP膜为主，由于其本身的结构和成本制约，作为商业化电池隔膜的地位难以动摇，故商业化电池隔膜仍以PE、PP为基膜，采用接枝、表面改性、涂覆等方法，寻求制造工艺简单而又能大幅度改善性能的隔膜材料。