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2021年02月24日 | 锂离子电池隔膜技术你了解多少
2021-02-24 来源：21IC
人类社会的进步离不开社会上各行各业的努力，各种各样的电子产品的更新换代离不开我们的设计者的努力，其实很多人并不会去了解电子产品的组成，比如锂离子电池隔膜。
锂离子电池的隔膜性能隔膜位于正极和负极之间，主要作用是将正负极活性物质分隔开，防止两极因接触而短路;此外在电化学反应时，能保持必要的电解液，形成离子移动的通道。隔膜材质是不导电的，电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂离子电池，由于电解液为有机溶剂体系，其隔膜要求具有以下性能。近年来，将聚合物电解质用于锂离子电池已实现了商品化，聚合物电解质在锂离子电池中既是离子迁移的通道，又起到正负极材料间的隔膜作用。
隔膜是锂离子电池的关键内层组件之一，主要功能是隔离正负极并阻止电子穿过，同时能够允许离子通过，从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及电池安全性能的好坏。隔膜越薄、孔隙率越高，电池的内阻越小，高倍率放电性能就越好，因此，隔膜对提高电池的综合性能具有十分重要的作用。
锂离子电池隔膜技术路线重要分为干法与湿法两种，干法成本较低但不适合高比能量电池，湿法更薄能够满足动力锂电池对高比能量的要求，但是成本较贵。2017年湿法隔膜的产量超过了干法隔膜。未来发展：薄型化隔膜。随着动力锂离子电池比能量快速提升，16微米、12微米甚至8微米的隔膜开始应用，而湿法工艺制成的隔膜能够达到要求。而随着新能源汽车补贴的减少以及干法隔膜工艺的逐步改进，干法隔膜在三元电池占比逐步提升。
涂层(或复合)隔膜是当今隔膜应用发展的重点。 在隔膜表面上使用涂层可以带来明显的好处。 首先，它提高了膜片的热稳定性; 其次，它提高了隔膜对电解质的润湿性。 ，有利于减小电池的内阻，增加放电功率; 另外，可以防止或减少隔膜的氧化，有利于配合高压阳极的工作，延长电池的循环寿命。 涂层材料主要包括：氧化铝，勃姆石，PVDF，PVDF + HFP，纳米复合材料，芳纶等。
在锂电池的结构中，隔膜是关键的内部组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构和内阻，并直接影响电池的容量，循环和安全性能。具有优异性能的隔膜在改善电池的整体性能方面起着重要作用。隔板的主要功能是将电池的正极和负极分开，以防止两极接触和短路，并且还具有允许电解质离子通过的功能。隔膜材料是不导电的，其物理和化学性质对电池的性能影响很大。不同类型的电池具有不同的隔板。对于锂电池系列，由于电解质是有机溶剂体系，因此需要耐有机溶剂的隔板材料。通常，使用高强度的薄膜聚烯烃多孔膜。
锂离子电池隔膜的性能指标相互制约，相互影响。所有分离器制造商都在寻找它们的最佳组合。没有具有最佳指示符的分隔符。因此，有必要关注电气性能，安全性能和规模。在化工生产综合评价指标中找到平衡点。由于传统的隔膜越来越薄，因此有必要在隔膜上涂上胶水或陶瓷以满足热稳定性和拉伸强度的要求。
根据不同的物理和化学性质，锂电池隔板材料可分为编织膜，无纺膜(无纺布)，微孔膜，复合膜，膜纸和层压膜。聚烯烃材料具有出色的机械性能，化学稳定性和相对便宜的特性。因此，在锂电池研究和开发的早期，诸如聚乙烯和聚丙烯的聚烯烃微孔膜已被用作锂电池隔板。尽管近年来已经进行了使用其他材料制备锂电池隔膜的研究，例如使用聚偏二氟乙烯(PVDF)作为本体聚合物的相转化法来制备锂电池隔膜，以及纤维素复合膜作为锂离子电池的研究。然而，到目前为止，商用锂电池隔膜材料仍主要使用聚乙烯和聚丙烯微孔膜。
史海拾趣
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