一文带你看懂“锂电池隔膜”.docx

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1、随着大气污染的日益加剧，地球上传统化石能源的储量逐渐减少，俾离子电池作为新能源电池作为代替传统化石能源为汽车、机械设备等供能的重耍部件，K解决污染和能源匮乏的困境上具有重大作用。然而，目前的锂离子电池却存在在能量密度低、成本高、起火燃烧等问题,或胁着人们的生产生活安全，也限制了新能源行业的发展。隔膜是锂电池的关键材料之一，具有着隔离正负极材料，保证参与电池反应的离子自由通过的重要作用。电池的倍率放电、循环和安全性能等与隔膜结构和性能有很大关系“许多电池安全事故都是由丁陶膜被电解液刺穿或者被高温焙化导致的。锂离子电池的改进除了在正负极材料、电解液等方面外，隔膜材料的改进也同样重要.02钾离子电池

2、隔膜的性能要求俾离子电池(UBS)具有无记忆效应、高能量密度等优点，迅速占领了二次电池的市场.而1.B1.S隔膜在皑度、孔隙率、孔径分布、电解液润湿性、机械性能、热收缩率、电化学程定性、生.产成本等都有一定的要求。理想的隔膜应具有内阻低.电子绝绥性优异、与电解液的接触角小、抗拉和穿刺能力强、热稔定性高、孔径适中、成本低廉等特点。03聚烯煌隔膜的期板目前来讲，商用的UBS隔膜大部分为聚烯烽微孔膜，包括聚丙烯(PP)隔膜、聚乙烯(PE)隔膜和PP/PE/PP隔膜“微孔聚烯燃陶膜的制造方法主要有干法和湿法两种，这两种方怯都至少包含一个取向步骤，从而使隔膜产牛.孔隙并提高膜的拉伸强度。干法制备的隔膜孔

3、径及孔隙率较难控制，陶膜的均一性较差;湿法制备的的隔膜热桎定性相对较差。然而，由于热稳定性差，高温卜.尺寸稳定性差，对电解质的润湿性差，商业聚烯烧股难以满足UBS初者高能量密度，高容量和高可靠性方向发展的需求，导致电池性能差，电池安全风险大。国内外对于UBS隔腹改迸的研究为了提升1.IBs的电池容量和安全性能，研究者们对UBS隔膜进行了大量的研究，就目前而言，对FUBs隔膜的改进研究方向大概分为时聚烯燃隔膜进行改性和开发新材料。4.1. 改性聚烯烬隔膜4.1.1. 接枝改性接技改性是采用自由基聚合反应往隔膜表面引入亲水基从而增强其对水的汨浸性的方法。在聚乙烯PE)表面接枝丙烯酸甲酯(MA),并

4、使用扫描电子显微镀(SEM)和静态接触角等方法进行测试分析.研究表明，当引发剂浓度在MA单体溶液中增加到002gm1.时，接枝率可达到68.9%.接触角从原来的46。降低到12。,这说明在PE隔膜表面接枝/MA单体可以使电解液润湿性和隔膜亲水性得以改善。但是工艺比较更杂，成本较高。4.1.2. 涂覆改性涂覆改性的方法相对于表面接枝法更加简单有效。通过涂耀、喷涂或原子层沉积等形式在聚烯慌隔膜表面涂覆一乂亲水性物质，就可以改善隔膜的亲水性.通过将氧化铝(A1.QJ粉末、按甲基纤维索钠(CMC)和苯橡胶(SBR)混合成均匀分散液，然后涂覆在PE隔膜的一侧。在该研究中，只需要很少量的CMC/SBR翳结

5、剂，即可将AIQ,颗粒涂覆在PE隔膜表面，以获得良好的热桎定性、电解液浸润性和电化学性能.4.2. 开发新材料421.生物基高分子隔膜纤维索作为地球上最丰富的天然聚合物，具有廉价、环保、可再生和易于获得的优点。纤维素结构中具有丰富的羟基tr能团，可以进行化学改性：同时，其较高的孔隙率可以提高隔膜的电解液吸液率，是聚烯堤隔膜圾具潜力的咨代品。通过简单的溶液浇筑法制备了二氧化艳/纤维素隔(ZC隔膜),该ZC隔膜不仅具有较高的离子电导率和离子迁移数，同时还可以提供定向电场效应，进而促进离子均匀沉积“4.2.1. 聚酰亚胺隔膜聚酰亚胺(PD隔膜由均苯四甲酸二酊(PMDA)和二胺基二苯醛(ODA)在强极

6、性溶剂中经缩聚并流延成膜再经亚胺化而成。是踪合性能最佳的有机高分子材料之一，其具有优异的耐热性、优异的力学性能，良好的化学稔定性及耐湿热性、乩好的耐辐射性及良好的介电性能。在强极性溶剂中将均苯四甲酸二酊(PMDA)和二胺基二苯SJ(DDE)共混进行缩聚，然后经过热亚胺化制成聚酰亚胺(PI)隔%制备的P1.隔膜在-269280的慈国内都可以使用,在较短时间内耐热温度达到了400;通过与CeIgard隔膜比较，可以看出P1.隔膜比CeIgard隔膜具有更优异的耐温性能、安全性能及更高的吸液率。虽然P1.隔膜的各方面性能都很好，但是其制作成本太高。4.2.3对位芳纶豆合隔膜对位芳纶(PPTA)是一种

7、溶致液晶高分子,分子主链上苯环和酰股呈平面共担状态,导致其分子链非常刚性;而且分子间可以形成氢键作用.将PPTA分子取向排列可以制备成高强高模纤维。对位芳纶制作成本低廉、密度小(1.44gcm,)、比强度高(比强度为普通钢丝的6倍)、耐热性好(热分解温度高达550。、耐腐蚀性及化学稔定性好等优点，PPTA很适合做UBs隔膜材料.但PPTA难以溶解,利用相分离制备PPTA多孔膜技术难度大,且难以实现稳定的工业生产;利用无纺布法制备隔膜在原理上虽然可行,但是因为现有的对位芳纶纤维直径都在10m左右,直接利用对位芳纶短纤或浆粕制备隔膜存在隔膜强度低,结构不均匀等问题;利用涂覆法在聚烯堤隔膜表面史合上PPTA陶段是一个折中的方法,但是同样需要解决PPTA和聚烯烽隔膜粘连的问题。