锂离子电池隔膜的国内外技术进展分析

吴磊

摘要：随着锂离子电池的广泛应用，隔膜材料的更新与换代是锂离子电池技术发展中最为重要的环节之一，其不仅影响着锂离子电池质量的提高，更为重要地是可以保证其性能更加稳定。本文针对锂离子电池隔膜国内外技术进展进行研究，分析当前阶段锂离子电池隔膜先进技术，准确其未来发展方向。

关键词：锂离子电池；隔膜；技术

在经济快速发展的今天，环境污染是全球都在关注的问题。在坚持资源可持续发展的背景下，我们要解决能源浪费及环境污染的问题。但随着电子行业的快速发展，发展新能源显然是解决环境污染的重要对策。锂离子电池作为新能源中的一种，其必然是科研人员研究的重中之重。在这样的情况下，锂离子电池的生产规模也在急速扩张，但在其快速发展的进程中发生了很多不安全的事故，这些都会阻碍锂离子电池产业的发展。因此，为了增强锂离子电池寿命、提高安全适用性等，锂离子电池隔膜便应运而生，成为人们关注的焦点。

一、国内外对锂电隔膜功能及影响因素分析

（一）隔膜功能分析

锂离子电池的组成部分是比较复杂的，隔膜只是其重要的组成部分之一，它的主要功能就是通过隔离电池的正负极，然后确保电池在使用的过程中不会出现短路的情况。当隔膜在锂离子电池中充分的发挥了自己的作用之后，其就可以保证电池可以用过微孔道来放电，进而保证电池的性能被不断优化。在电隔膜保证了电池的性能之后，其就可以使得电池的容量以及寿命性能都被不断优化。为了保证电池的安全性不断提高，并且应付强极性的电解液，其不仅也要具备机械隔离特性，而且还应该具有绝缘的特点。经过国内外学者的研究之后，发现电隔膜除了要具备以上两点的特性之外，还要应该要有一定的孔径以及孔隙率，这样的特性可以确保电池的透过性能更加优秀。因为电池的电压极高，电隔膜就必须具备更为稳定的化学及电化学特定，这是延长电池寿命的重要方式之一。为了实现电隔膜整体性的而不断优化，自然要确保其厚度不断降低，但同样要不断提升其机械强度，这样才能保证电隔膜的穿刺强度和拉伸强度符合锂离子电池发展的需要。很多安全隐患都是因为电池的热度过高而引起的，为了保证电池的散热性更好，电隔膜的隔热性自然也是非常重要的，当电池的温度过高之后，其可以自动断电，这样就可以保证电池使用过程中的安全性不断提升，充分实现电池的空间稳定性。

（二）隔膜使用过程中的影响因素

在国内外学者的研究文献中可以发现，锂离子电池的应用市场是不同的，一种是消费型锂离子电池，另外一种是动力型锂离子电池，针对不同的市场类型，锂离子电池显然也与有不同的发展要求。在电子设备已经普及的今天，人们已经开始随身携带电子设备了，自然锂离子电池的发展也要朝着质量更轻的方向发展，但同时也应该不断提高电池的容量，因为这样才能保证电池电源的供应充足，我们将这类的电池匹配的是消费型锂离子电池。针对这类型市场对锂离子电池的要求，电隔膜需要进行相应的调整，不仅要提高电隔膜的孔隙率，还应该保证其厚度不断降低，这样做的目的是为了保证其均匀性更良好，而且保证电隔膜的耐热程度更高。当电隔膜达到这类锂离子电池的要求之后，电池的使用寿命自然会不断增加，进而保证在消费型型市场中更加受到人们的欢迎。但针对消费型锂离子电池的要求，动力型锂离子电池对电隔膜的要求有所不同。这类型的电池主要是应用在机动车之中，相比于便携式的电子设备，其更在乎的不是电池的体积和重量，而是使用过程中的安全性。随着近年来锂离子电池的安全事故频发，动力型锂离子电池必然要不断提升使用过程中的安全性能，保证其在使用过程中可以保证长时间的稳定输出。为了保证电隔膜的应用可以满足动力型锂离子电池的要求，必然要具备一定的厚度，这样才能确保电池的耐热程度更高，保证电隔膜的均匀性更能符合要求。当电隔膜根据不同市场类型的电池需要调整自身性能之后，自然可以确保锂离子电池的发展更加长远，更能满足锂离子电池行业发展的需要。

二、国内外对锂离子电池隔膜技术工艺分析

目前国内外学者将电隔膜分为干法单向拉伸隔膜、干法双向拉伸隔膜、多层复合隔膜等，这几种电隔膜都是现在比较常用的几种，根据不同的需要而应用在不同领域。当电隔膜的种类不同，其成孔机理自然也有所不同。针对这几种类型不同的电隔膜，国内外研究学者提出了几种不同的技术工艺，确保电隔膜的制备方法与时俱进，符合当前阶段工业生产的需要。

（一）干法隔膜工艺

干法工艺是当前阶段最为常用的制备方法，所生产的隔膜也都是PP微孔膜。这种制备方法所采用的原理是根据晶片进行分离，在此基础上将高分子聚合物和添加原料熔化，然后将流出的晶体排列出高取向膜，技出之后的拉伸环节需要在高温环境下进行，拉伸之后所形成的片晶结构才能使微孔扩大，这样才能在退火之后形成高晶度的电隔膜。现在干法隔膜工艺主要有两种，第一种为干法单向拉伸；第二种为干法双向拉伸，这两种拉伸方法都相对简单，更为重要的一点是很符合当前社会环境下环保的要求。正是因为这样，这种制备方法的生产设备在不断更新，使其生产效率不断提升，满足社会发展的需要。但这种工艺有一个缺陷，就是在制备的过程中没有进行横向拉伸，在使用的过程中会出现断开的情况。

（二）湿法隔膜工艺

湿法工艺与干法工艺所生产的隔膜有所不同，这种工艺技术主要生产的是PE微孔膜。该工艺的技术原理为分离法，主要是生产时在原材料中加入高沸点的小分子，其主要目的就是将其作为致孔剂，这样在降温之后这些材料就会相分离，在此基础上便可以进行双向拉伸，保温一定时间用溶剂将增塑剂从薄膜中萃取出来，从而制得相互贯通的亚微米尺寸的微孔膜材料，最后通过一个溶剂萃取器来移除溶剂。湿法工艺虽然操作程序相比于上一种会有些复杂，但这种工艺技术更加容易控制，所生产的电隔膜不仅尺寸更加小，而且抗穿刺的程度也更好，并且受到电隔膜力学性能的影响，其较好的均匀性也更符合高容量电池的需要。因此，在这种工艺技术下所生产的电隔膜主要应用于更加高端的电子领域。虽然这种工艺方法可操控性更强，但其生产设备更复杂，生产投入也更大，更为重要的一点是生产周期变长，这些都会造成更大的能耗，很容易造成环境污染，需要进行不断地改进。

（三）多层复合隔膜

多层复合隔膜技术是由Celgard公司自主开发的专有技术，其在生产的过程中主要有两层复合膜与三层复合膜等。这种多层复合膜在温度135℃时可以熔断微孔道，这样就可以准确控制电池的温度，而且由于这种隔膜的韧性好，其将闭孔温度与熔断温度有机结合在一起，大大提高锂离子电池使用的安全性。但PE和PP隔膜对电解质的亲和性较差，而且在135℃时PP膜也会有较大的收缩，其安全性还有待更多的试验验证。

三、结论

综上所述，国内外对于锂离子电池的研究已经有很大的进展，在研究过程中不仅将其与市场发展相联系，更为重要地是创新了电隔膜的制备工艺。当前背景下，电隔膜的种类有很多，但在实际应用过程中应该根据不同的需要而有针对性的选择，只有这样才能将电隔膜的作用充分发挥出来。现在国内外学者对电隔膜研究的着眼点已从简单结构到复杂结构转变，对其生产材料的研究也更加丰富，这些一方面是为了保证电隔膜的性能更加优秀，另一方面是为了降低环境污染，实现资源的可持续发展。不仅如此，国内外学者提到不仅要重视研发新材料，还应该提高生产工艺以及设备，这样才能真正达到生产自主化的研发，进而确保电隔膜受到更多市场认可及应用。

参考文献：

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