未來(lái)鋰離子電池隔膜發(fā)展趨勢(shì)

    鋰電世界  據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)洞察網(wǎng)了解，電池隔膜的發(fā)展是隨著鋰離子電池的需求不斷變化而不斷發(fā)展的，從體積上看，鋰離子電池正在朝著小和大兩個(gè)截然不同的方向發(fā)展。

    在一些如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等電子產(chǎn)品上，為了迎合美觀、便于攜帶的需求，電池廠將電池的電芯做得非常小巧。為了追求高的能量密度，在狹小的體積中能容納下更多的電極材料，電池廠家希望隔膜的厚度越薄越好，通常隔膜的厚度為25μm，現(xiàn)在很多廠家要求提供20μm甚至16μm厚的隔膜。隔膜的性能影響離子電導(dǎo)率，從而直接影響電池的容量、循環(huán)性能以及安全性能等性能。由于聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴非極性材料制成的隔膜具有低的表面能，在鋰離子電池使用的極性碳酸酯類電解液中雖能很好的浸潤(rùn)，但由于吸液性能并不太好，離子電導(dǎo)率低。材料的表面性能可以通過(guò)表面處理進(jìn)行改善，離子輻照、表面等離子體處理以及紫外光照射接枝等方法已經(jīng)是非常成熟的表面處理方法。對(duì)聚烯烴隔膜進(jìn)行表面處理，提高隔膜的吸液性能，將是提高隔膜性能的一個(gè)重要方向。

    而與此相反，在電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車及電動(dòng)工具等所使用的動(dòng)力電池方面，為了獲得高的容量、提供大的功率，通常一個(gè)電池需要使用幾十甚至上百個(gè)電芯進(jìn)行串接。由于鋰電池具有潛在的爆炸危險(xiǎn)，隔膜的安全性相當(dāng)重要，現(xiàn)在市場(chǎng)上對(duì)厚度為40μm聚丙烯隔膜的需求量在日益增加。但無(wú)論聚乙烯、聚丙烯還是其他熱塑性高分子材料，在接近熔點(diǎn)時(shí)材料均會(huì)因熔化而收縮變形，給動(dòng)力電池的安全性帶來(lái)潛在的隱患。無(wú)機(jī)物如氧化鋁、氧化鋯等在100～300℃的范圍內(nèi)非常穩(wěn)定，且它們的微/納米材料已經(jīng)市場(chǎng)化。德國(guó)的Degussa公司結(jié)合有機(jī)物的柔性和無(wú)機(jī)物良好熱穩(wěn)定性的特點(diǎn)，提出一種在無(wú)紡布表面復(fù)合無(wú)機(jī)陶瓷氧化物涂層的方法，制備出了有機(jī)底膜/無(wú)機(jī)涂層復(fù)合的鋰離子電池隔膜。在電池充放電過(guò)程中，即使有機(jī)底膜發(fā)生熔化，無(wú)機(jī)涂層仍然能夠保持隔膜的完整性，防止大面積正/負(fù)極短路現(xiàn)象的出現(xiàn)，這種有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合的隔膜為解決大功率的電池安全性提供了一個(gè)可行的解決方案，將是國(guó)內(nèi)未來(lái)鋰離子動(dòng)力電池隔膜的一個(gè)重要發(fā)展方向。

    中國(guó)產(chǎn)業(yè)洞察網(wǎng)研究員分析，從結(jié)構(gòu)上看，鋰離子電池中的液態(tài)電解液有可能泄漏而存在安全隱患。為了消除液態(tài)鋰離子電池潛在的爆炸隱患，近年使電解液與具有離子傳輸性能的聚電解質(zhì)充分浸潤(rùn)形成凝膠的全固態(tài)凝膠聚合物鋰離子電池開(kāi)始出現(xiàn)。全固態(tài)鋰離子聚合物電池采用凝膠聚電解質(zhì)，要求隔膜具有很好的吸液性能，出現(xiàn)了以偏氟乙烯與六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP))為主要材料通過(guò)溶劑涂膜、靜電紡絲或拉伸的方法制備凝膠聚合物隔膜的研究和報(bào)道。同時(shí)在以聚烯烴隔膜材料為基體，涂覆PVDF、PEO等材料，適應(yīng)于凝膠聚合物鋰離子電池的復(fù)合隔膜的研究也有大量的報(bào)道。全固態(tài)凝膠聚合物鋰離子電池指明了未來(lái)鋰離子電池發(fā)展的主要方向，對(duì)于國(guó)內(nèi)隔膜生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)能夠滿足全固態(tài)鋰離子聚合物電池使用的隔膜將是大勢(shì)所趨。

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