動力鋰電池要求其使用的隔膜除了具有普通隔膜的基本性能外，還應具有更優(yōu)異的耐高溫性能，很多動力鋰電池廠家要求隔膜具有150℃的高溫熱收縮性能。常規(guī)聚烯烴隔膜中，聚乙烯隔膜的熔點為130℃，超過熔點，隔膜則會熔斷；而聚丙烯的熔點為163℃，當溫度達到150℃時，隔膜將收縮30%以上。因此，傳統(tǒng)的聚烯烴隔膜無法滿足動力鋰電池的要求，且傳統(tǒng)的聚烯烴隔膜吸液、保液性差，增加了電池的內阻。

聚酰亞胺（PI）擁有良好的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和突出的力學性能，其長期使用溫度可高達300℃，是現(xiàn)今綜合性能最好的薄膜類絕緣材料。與聚烯烴隔膜相比，PI因具有極性基團而具有較好的鋰離子電解液親和性，因此被視為下一代鋰離子電池隔膜材料。

重點內容

(1)PI表面改性復合薄膜

傳統(tǒng)的聚烯烴隔膜熱尺寸穩(wěn)定性較差，在電池溫度較高時會發(fā)生收縮，甚至熔斷，導致電池因正負極接觸而短路，從而引發(fā)著火或爆炸。因此，研究者通過在聚烯烴表面涂覆陶瓷或復合PI等手段提高聚烯烴隔膜的熱穩(wěn)定性。

用PI來改善基材隔膜熱尺寸穩(wěn)定性的方法主要有兩種，一種是用PI溶液對基材膜進行改性，另一種是以PI多孔膜的方式對基材膜進行改性。

在以PI溶液對熱尺寸穩(wěn)定性較差的隔膜進行表面改性時，PI與這類隔膜的復合方式包括涂覆、靜電紡絲等。

采用PI改善熱尺寸穩(wěn)定性較差的基材隔膜時，還可以采用PI多孔膜的改性方式。

(2)采用PI單層隔膜

PI除了被用于改性熱穩(wěn)定性較差的聚烯烴隔膜外，也可單獨用于制備鋰離子電池隔膜，在多種PI隔膜的制備方法中，以靜電紡絲法、模板法、相轉化法研究較多。

靜電紡絲是通過高壓電場作用，使高聚物溶液或熔體在電場力的作用下，在毛細管Taylor錐頂被拉伸成超細纖維的一種新型技術。靜電紡絲法是一種公認的制備超薄納米纖維膜簡單而有效的方法，靜電紡絲法制備的纖維膜具有纖維直徑小、表面積大、孔隙率高、精細程度一致等特點，自1996年Reneker首次提出可將靜電紡絲技術應用于制備PI納米纖維以來，人們在靜電紡絲法制備PI隔膜方面做了大量研究。

模板法是以具有一定結構尺寸且與聚酰胺酸不相容的致孔劑為模板，將聚酰胺酸與致孔劑混合后，經(jīng)亞胺化后得到致孔劑/聚酰亞胺復合膜，再用模板脫除劑除去致孔劑制備PI多孔膜的方法。致孔劑可以是金屬、金屬氧化物、非金屬氧化物、氫氧化物、碳酸化合物等。

相轉化法是指將一定組成的聚合物溶液，通過物理方法改變溶液的熱力學狀態(tài)，使均相的聚合物溶液發(fā)生相分離，最終轉變?yōu)槿S大分子網(wǎng)絡式的凝膠結構。具體到PI多孔膜的制備方法有熱致相轉化法、高濕誘導相轉化法、浸漬沉淀相轉換法。其中，浸漬沉淀相轉化法是比較常用的一種方法，其過程是將聚酰胺酸溶液或PI溶液刮涂在支撐體上，然后浸入該聚酰胺酸或PI的非溶中，使溶劑和非溶劑發(fā)生交換，達到一定程度之后液-固相分離，去除溶劑后，非溶劑所占的空間則形成PI膜的孔。

其他方法，由于PI隔膜目前難以加工和量產(chǎn)，制備PI多孔膜的常用方法實用性欠佳，因此學者們還探索了其他制備PI多孔膜的方法，如燒結法、輻照刻蝕法、接枝或共聚不穩(wěn)定鏈段法等。

結束語

隨著電子信息和新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對鋰離子電池尤其是新能源汽車用動力電池的安全性提出了更高的要求。因此對動力鋰電池隔膜的耐高溫性能要求也相應提高，很多動力鋰電池廠家要求隔膜具有150℃的高溫熱收縮性能。PI隔膜因具有出色的熱穩(wěn)定性和較好的電解液吸液保液性而被視為重點開發(fā)的下一代隔膜材料，為動力電池提供更好的安全保障。目前，國內外PI隔膜的研究雖然取得了較多的階段性成果，但研究成果多停留在實驗室研究階段。同時，相對于現(xiàn)用的聚烯烴隔膜而言其力學性能較差，加工成本較高，批量生產(chǎn)所需設備、工藝還存在較多的問題，因此離產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)還有較長的距離。建議相應的科研院所、設備加工企業(yè)、隔膜生產(chǎn)企業(yè)及隔膜應用企業(yè)通過“產(chǎn)、學、研、用”的方式開展合作研究進行攻關，重點在PI隔膜配方及改性機理、配套生產(chǎn)設備及工藝、PI隔膜在鋰電池中的應用方面開展研究工作，以縮短PI隔膜開發(fā)周期，加快PI隔膜的產(chǎn)業(yè)化進程。