【干货】一文看懂锂离子电池隔膜

如今，锂离子电池已成为3C产品（computer、conmmunication以及ConsumerElectronics）最常用能源器件，高容量、稳定的充放电性能足够长的使用寿命一直都是工程师们对锂离子电池的追求，也是消费者对锂离子电池的期待。而隔膜材料正是这些追求和期望的关键所在。

一、隔膜重要性

锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解质、隔膜、封装材料等五部分组成。

隔膜在正负极之间起电子绝缘、提供理离子迁移微孔通道的作用，是保证电池体系安全、影响电池性能的关键材料。尽管隔膜不直接参与电极反应，但它影响电池动力学过程，决定着电池的充放电、循环寿命、倍率等性能。

近些年，科研人员和相关企业对隔膜材料的研发及产业技术的突破有着浓厚的兴趣。根据中国科学院专利在线分析系统，以中文"锂离子电池、隔膜"为关键词，检索到专利申请共2106项（截止2015年9月），其中授权专利占51.19%，有效专利共1078项。以中文“聚乙烯、隔膜”、“聚丙烯、隔膜”、“陶瓷、隔膜”、“改性、隔膜”为关键词，检索到专利申请分别有419、415、390、272项，授权率分别为44.4%、42.4%、32.0%、33.1%，有效专利分别为186、176、125、90项。经统计分析发现。

近年来在理电隔膜研发和技术领域的热点词汇是：：高安全性、新材料、陶瓷、涂覆和提高润湿性等。同时，最近十年，特别是最近五年，涉及埋电隔膜的专利申请呈加速上升趋势。

二、锂电隔膜的功能

隔膜在理离子电池中的功能主要体现在两个方面：

一是给电池提供安全保障。隔膜材料首先必须具备良好的绝缘性，以防止正负极接触短路或是被毛刺、颗粒、枝晶刺穿而出现的短路，因此，隔膜需要具有一定的拉伸、穿刺强度，不易撕裂，并在突发的高温条件下基本保持尺寸的稳定，不会熔缩导致电池的大面积短路和热失控。

二是给理离子电池提供实现充放电功能、倍率性能的微孔通道。因此，隔膜必须是具有较高孔隙率而且微孔分布均匀的薄膜。材料本身的特性和成膜后的孔隙特征制约着电池中锂离子的迁移，体现在性能参数上就是离子电导率。

三、锂电隔膜的影响要素

给电池提供安全保障是从隔膜制造材料的基本属性体现的。安全性要求决定着隔膜必须具有出众的绝缘性、机械强度、化学稳定性、电化学稳定性和热稳定性。因此，制造隔膜的材料只能从绝缘性好、具有良好的成膜性能、力学性能和易于加工的聚合物及其复合材料中选择。

目前已商品化的主流材料是聚丙烯微孔膜和聚乙烯微孔膜，发展中的材料如无纺布陶瓷颗粒复合膜，研发中的材料如聚酰亚胺（PI）等。

电池的锂离子导通功能是通过隔膜的构造和微孔结构特性实现的。对这一性能产生影响的还有一些材料本身的固有属性。对锂离子导通的要求决定了隔膜需要对电解液有良好的润湿性，因为只有吸收并保留适量的电解液在隔膜孔隙结构中，才能实现理离子迁移和正常工作，避免电极极化的发生。隔膜的微结构，如孔径及其分布、孔隙率、空气透过（Gurley值）、尺寸稳定性等因素都与离子电导率相关，显著影响电池的性能。