钜大LARGE | 点击量：3020次 | 2019年05月10日
隔膜的性能决定电池的界面结构、内阻等，影响电池的容量、循环以及安全性能等特性
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。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。
产品功能
锂离子电池隔膜具有大量曲折贯通的微孔，能够保证电解质离子自由通过形成充放电回路;而在电池过度充电或者温度升高时，隔膜通过闭孔功能将电池的正极和负极分开以防止其直接接触而短路，达到阻隔电流传导，防止电池过热甚至爆炸的作用。
特性
锂电池隔膜的要求：
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
（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。
（8）隔膜受热收缩要小，否则会引起短路，进而引发电池热失控。
产品性能
由于锂离子电池隔膜性能的优劣决定着锂离子电池的容量、循环性能、充放电电流密度等关键特性，要求隔膜需具有合适的厚度、离子透过率、孔径和孔隙率及足够的化学稳定性、热稳定性和力学稳定性等性能。
分类
根据不同的物理、化学特性，锂电池隔膜材料可以分为：织造膜、非织造膜（无纺布）、微孔膜、复合膜、隔膜纸、碾压膜等几类。聚烯烃材料具有优异的力学性能、化学稳定性和相对廉价的特点，因此聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃微孔膜在锂电池研究开发初期便被用作锂电池隔膜。尽管用其他材料制备锂电池隔膜，如1999年F,Boudin等[5]采用相转化法以聚偏氟乙烯（PVDF）为本体聚合物制备锂电池隔膜；KuribayashIsao等[6]研究纤维素复合膜作为锂电池隔膜材料。然而，至今商品化锂电池隔膜材料仍主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。固体和凝胶电解质开始被用作一个特殊的组件，同时发挥电解液和电池隔膜的作用，是一项新兴的技术手段。表1-2给出了锂电池隔膜的主要生产商及其主要产品信息。
基体材料
锂电池隔膜基体材料主要包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加剂。隔膜所采用基体材料对隔膜力学性能以及与电解液的浸润度有直接的联系。世界前三大隔膜生产商日本Asahi(旭化成)、美国Celgard、Tonen(东燃化学)都有自己独立的高分子实验室，并且化学背景非常深厚。国内锂电池厂家所采用的基体材料基本都是通过外购，自身研发实力不强。据了解旭化成与Celgard已经自己生产部分聚丙烯、聚乙烯材料。特别是Tonen(东燃化学)和美孚化工合作后，采用美孚化工研发的高熔点聚乙烯材料后，Tonen推出熔点高达170℃的湿法PE锂电池隔膜。采用特殊处理的基体材料，可以极大的提高隔膜的性能，从而满足锂电池一些特殊的用途。
构成
锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成，隔膜是其核心关键材料之一。
涂碳铝箔（导电涂层）为锂电池产业带来技术革新和产业提升。
提升锂电产品性能，改善放电倍率。
随着国内电池厂商对电池性能要求的日益提高，电池涂层技术：导电材料&导电涂层铝箔/铜箔在国内日趋得到重视。在处理电池材料的时候，常拥有高倍率充放电性能好，较大比容量，但循环稳定性较差，衰减较为严重等原因，不得不做取舍放弃。这个神奇的涂层，将电池的性能提高，带入新纪元。
导电涂层是由分散好的纳米导电石墨包覆颗粒等所组成。它能提供极佳的静态导电性能，是一层保护能量吸收层。它也能提供好的遮盖防护性能。涂层有水性的和溶剂性的，能应用在铝片、铜片、不锈钢、铝和钛双极板上。
降低电池内阻，抑制充放电循环过程中的动态内阻增幅；
显著提高电池组的一致性，降低电池组成本；
提高活性材料和集流体的粘接附着力，降低极片制造成本；
减小极化，提高倍率性能，减低热效应；
防止电解液对集流体的腐蚀；
综合因子进而延长电池使用寿命；
涂层厚度：常规单面厚1～3μm。
高温燃料电池质子交换膜
多年来在燃料电池中大多使用固体氧化物导体,但是只能在低温下工作.传统的质子交换膜燃料电池在较高温度工作时,相对湿度可以降低,但是膜中水的损失和质子传导阻抗的增加是明显的障碍。现介绍一种能在高温状态下工作的质子交换膜———聚氟酸硫酸盐膜。这种膜可以用来提高水的含量,制备出非水的质子交换膜,避免水的损失。
高温下工作的燃料电池膜有许多优点。对CO具有较高承受力,可以进行较好的水和热处理,可以进行废热的利用。
130℃时NAFION/磷酸锆盐膜比NAFION膜具有较好的性能，并且可以减小相对湿度，NAFION/咪唑膜和CsHSO4膜在180～200℃的高温下具有较好的传导性。
高温工作的燃料电池需要有较高的压力，150℃工作时需要5巴的压力。一定条件下，复合膜可以改善电池在高温下的条件。增加工作温度到150～200℃而又不增加压力的非水燃料电池需要进一步的研究。因此,选用NAFION/磷酸的锆盐膜和CsHSO4等固体膜可以得到在较高温度(超过100℃)下工作的燃料电池。
上一篇：隔膜是锂电池四大组成部件之一
