鋰離子電池隔膜技術(shù)發(fā)未來的發(fā)展方向
人類社會的進(jìn)步離不開社會上各行各業(yè)的努力，各種各樣的電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代離不開我們的設(shè)計者的努力，其實很多人并不會去了解電子產(chǎn)品的組成，比如鋰離子電池隔膜。
鋰離子電池的隔膜性能隔膜位于正極和負(fù)極之間，重要用途是將正負(fù)極活性物質(zhì)分隔開，防止兩極因接觸而短路;此外在電化學(xué)反應(yīng)時，能保持必要的電解液，形成離子移動的通道。隔膜材質(zhì)是不導(dǎo)電的，電池的種類不同，采用的隔膜也不同。關(guān)于鋰離子電池，由于電解液為有機(jī)溶劑體系，其隔膜要求具有以下性能。近年來，將聚合物電解質(zhì)用于鋰離子電池已實現(xiàn)了商品化，聚合物電解質(zhì)在鋰離子電池中既是離子遷移的通道，又起到正負(fù)極材料間的隔膜用途。
隔膜是鋰離子電池的關(guān)鍵內(nèi)層組件之一，重要功能是隔離正負(fù)極并阻止電子穿過，同時能夠允許離子通過，從而完成在充放電過程中鋰離子在正負(fù)極之間的快速傳輸。隔膜性能的優(yōu)劣直接影響著電池內(nèi)阻、放電容量、循環(huán)使用壽命以及電池安全性能的好壞。隔膜越薄、孔隙率越高，電池的內(nèi)阻越小，高倍率放電性能就越好，因此，隔膜對提高電池的綜合性能具有十分重要的用途。
鋰離子電池隔膜技術(shù)路線重要分為干法與濕法兩種，干法成本較低但不適合高比能量電池，濕法更薄能夠滿足動力鋰離子電池對高比能量的要求，但是成本較貴。2017年濕法隔膜的產(chǎn)量超過了干法隔膜。未來發(fā)展：薄型化隔膜。隨著動力鋰離子電池比能量快速提升，16微米、12微米甚至8微米的隔膜開始應(yīng)用，而濕法工藝制成的隔膜能夠達(dá)到要求。而隨著新能源汽車補(bǔ)貼的減少以及干法隔膜工藝的逐步改進(jìn)，干法隔膜在三元電池占比逐步提升。
涂層(或復(fù)合)隔膜是當(dāng)今隔膜應(yīng)用發(fā)展的重點。在隔膜表面上使用涂層可以帶來明顯的好處。首先，它提高了膜片的熱穩(wěn)定性;其次，它提高了隔膜對電解質(zhì)的潤濕性。，有利于減小電池的內(nèi)阻，新增放電功率;另外，可以防止或減少隔膜的氧化，有利于配合高壓陽極的工作，延長電池的循環(huán)壽命。涂層材料重要包括：氧化鋁，勃姆石，pVDF，pVDF+HFp，納米復(fù)合材料，芳綸等。
在鋰離子電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)部組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)和內(nèi)阻，并直接影響電池的容量，循環(huán)和安全性能。具有優(yōu)異性能的隔膜在改善電池的整體性能方面起著重要用途。隔板的重要功能是將電池的正極和負(fù)極分開，以防止兩極接觸和短路，并且還具有允許電解質(zhì)離子通過的功能。隔膜材料是不導(dǎo)電的，其物理和化學(xué)性質(zhì)對電池的性能影響很大。不同類型的電池具有不同的隔板。關(guān)于鋰離子電池系列，由于電解質(zhì)是有機(jī)溶劑體系，因此要耐有機(jī)溶劑的隔板材料。通常，使用高強(qiáng)度的薄膜聚烯烴多孔膜。
鋰離子電池隔膜的性能指標(biāo)相互制約，相互影響。所有分離器制造商都在尋找它們的最佳組合。沒有具有最佳指示符的分隔符。因此，有必要關(guān)注電氣性能，安全性能和規(guī)模。在化工生產(chǎn)綜合評價指標(biāo)中找到平衡點。由于傳統(tǒng)的隔膜越來越薄，因此有必要在隔膜上涂上膠水或陶瓷以滿足熱穩(wěn)定性和拉伸強(qiáng)度的要求。
根據(jù)不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，鋰離子電池隔板材料可分為編織膜，無紡膜(無紡布)，微孔膜，復(fù)合膜，膜紙和層壓膜。聚烯烴材料具有出色的機(jī)械性能，化學(xué)穩(wěn)定性和相對便宜的特性。因此，在鋰離子電池研究和開發(fā)的早期，諸如聚乙烯和聚丙烯的聚烯烴微孔膜已被用作鋰離子電池隔板。盡管近年來已經(jīng)進(jìn)行了使用其他材料制備鋰離子電池隔膜的研究，例如使用聚偏二氟乙烯(pVDF)作為本體聚合物的相轉(zhuǎn)化法來制備鋰離子電池隔膜，以及纖維素復(fù)合膜作為鋰離子電池的研究。然而，到目前為止，商用鋰離子電池隔膜材料仍重要使用聚乙烯和聚丙烯微孔膜。