锂离子电池隔膜分类与锂电池隔膜材料性能要求有哪些？
来源：宝鄂实业
2019-11-06 09:02
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从结构上看，锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜以及电池外壳材料组成。隔膜的性能在保证锂电池的安全性和提高锂离子电池性能等方面有直接影响。因此设计与制备良好的隔膜材料对于提高锂电池容量、安全性等性能具有非常重要的作用。
锂离子电池隔膜分类
根据物理、化学特性的差异，锂电池隔膜可以分为：织造膜、非织造膜（无纺布）、微孔膜、复合膜、隔膜纸、碾压膜等几类。虽然类型繁多，至今商品化锂电池隔膜材料主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。
锂离子电池隔膜生产材料目前还是以聚烯烃为首选，聚烯烃材料具有强度高、防火、耐化学试剂、耐酸碱腐蚀性好、生物相容性好、无毒等优点，在众多领域得到了广泛的应用。聚烯烃化合物可以提供良好的机械性能和化学稳定性，具有高温自闭性能，确保锂离子二次电池在日常使用上的安全性。
锂电池厂家都希望隔膜有较低的闭孔温度和较高的破裂温度。闭孔温度和破膜温度均与锂电池隔膜材料的种类有很大关系。任何单层的隔膜将难以满足锂离子电池对隔膜的安全性的要求。为了满足锂电池厂家的这种要求，南通天丰开发出了PE、PP多层隔膜。融合了PE的低温闭合和PP的高温破膜温度两种特性。
锂电池隔膜材料性能要求
隔膜的性能参数对电池性能影响重大，例如在常用的商用隔膜材料中，材料的厚度直接影响锂电池内阻，孔隙大小和分布将会影响传输锂离子性能等，因此制备高性能隔膜材料对于电池的性能发挥和实际应用至关重要。影响锂离子电池隔膜性能的主要因素包括隔膜化学稳定性、力学强度、孔隙率大小及润湿性、安全保护的自关闭性能等几个方面。
⑴力学强度
隔膜在锂电池结构及充放电反应过程中需要具有一定的机械强度。隔膜的一个重要作用是将正负极反应隔开，如果隔膜皱缩或破裂导致电解液渗透，就会发生电池短路，具有很大的安全隐患，因此隔膜需要有一定的力学强度和韧性。
⑵热极定性
由于锂离子电池中电解质溶液除了水溶剂，还会采用有机溶剂和非水电解液，因此隔膜应具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性能，能够在电池多次充放电过程中实现结构的完整性与反应的稳定性。
⑶孔隙分布及孔隙率
隔膜为了保持锂离子良好的透过能力，材料需要具备一定大小的孔隙，并保证低电阻和高离子传导率。孔隙大小将影响锂电池内阻及电池的安全性。孔隙太小会使离子穿透率减低而增大电池内阻，孔隙过大则会导致电池正负极接触概率增大易导致短路，起不到隔膜的效果。
⑷其他性能
此外，隔膜的自关闭技能在锂电池安全性方面至关重要。自关闭机理要求隔膜在过载大量放热，温度升高过高，接近材料熔点时隔膜结构中孔隙闭合，成功隔绝离子穿梭，停止正负极反应形成断路，以在过热情况下防止电池爆炸。隔膜的浸润性也是评价隔膜性能好坏的标准之一，为保证离子的顺利传输，隔膜需要和电解液充分接触，有良好的浸润性、与电解液的渗透能力和离子穿透能力。
