电池隔膜有哪些需要解决的问题？如何提升锂离子的流通率？
来源：宝鄂实业
2019-04-27 14:12
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隔膜作为锂电池的四大主材之一，有非常重要的作用。其成本也占据了整个电芯的约10%。隔膜的制作工艺主要可以分为湿法见图1，干法见图2两种。其中湿法工艺和干法工艺比约为8:2。随着锂电池的产能的快速提升，隔膜厂家纷纷扩产建立新的生产基地，其中隔膜的龙头如恩捷，星原材质和沧州明珠等企业掷金数十亿打造区域性生产基地，抢占隔膜市场。
近日，由位于韩国大田的电子通信研究院在科学杂志上发表了氧化石墨烯在锂电池隔膜上的改性应用对隔膜的研究很有启发意义。韩国电子研究院是1976年成立的非盈利性机构，他们在芯片，计算机和数字移动系统等高端技术领域独树一帜。
文章采用一种很经济的操作步骤，解决了水性浆料和隔膜间亲和难的问题，为极性浆料的应用提供了非常好的指导。
隔膜是一种多孔性结构的聚合物薄膜，用在锂电池中要求其具有高的热稳定性，高的离子通过率，预防锂枝晶和优异的阻燃性能等。单纯的隔膜很难同时具备这些性能，目前改进隔膜的常用方法是在隔膜的表面添加复合材料，如陶瓷隔膜。隔膜复合的方法很多，有浸涂式，静电纺丝式，涂布式和相转化式等，各种方法应用场景不同，成本也有差异，其中涂布式成本较低。而隔膜的添加剂也因功能要求不同而不同，一般常见的功能性隔膜为碳涂层式，金属氧化物式或两种复合式等来增强隔膜的使用强度。
传统隔膜的是有PE，PP或两种混合物组成，表面为疏水性介质。现在常用的NMP微极性溶剂能够亲和隔膜，但是NMP具有一定的污染性和高成本，这在锂电池激烈的价格战中不相宜的，另外功能性纳米材料也很少能添加到极性材料中。
文章巧妙的采用二次涂覆法，一次是把传统隔膜浸泡在氧化石墨烯溶液中，第二次是涂覆氧化石墨烯和二氧化硅混合组分。第一次涂覆为第二次涂覆提供了亲水的环境，从而完成了隔膜的表面特性的转化。
实验采用的石墨烯是Hummers法制备的。配制质量分数为0.02%的氧化石墨烯溶液，溶剂采用体积比为20/1的异丙醇水溶液。在涂覆前，超声分散30分钟。把传统隔膜浸泡在溶液中15到30秒，室温下晾干。氧化石墨烯和二氧化硅混合溶液是采用质量分数为1%的氧化石墨烯水溶液，其他组分采用GO：SiO2：CMC=100:3:0.08的质量比加入，用刮刀涂覆，真空60℃烘干。隔膜制作完成后制作成扣电测试其性能，扣电正极是钴酸锂，负极采用锂金属。还对隔膜表面形态，接触角，离子导电性和电化学性能进行了比较。
聚烯烃类隔膜的疏水性主要是材料本身的表面疏水性和其多孔结构造成的。隔膜表面的杂乱无章的纤维结构对疏水性也有贡献。水和隔膜表面的聚乙烯分子之间接触角较大见图6，符合Cassie-Baxter模型，所以对于水性浆料来说，很难在隔膜表面均匀润湿。
近日，由位于韩国大田的电子通信研究院在科学杂志上发表了氧化石墨烯在锂电池隔膜上的改性应用对隔膜的研究很有启发意义。韩国电子研究院是1976年成立的非盈利性机构，他们在芯片，计算机和数字移动系统等高端技术领域独树一帜。
文章采用一种很经济的操作步骤，解决了水性浆料和隔膜间亲和难的问题，为极性浆料的应用提供了非常好的指导。
隔膜是一种多孔性结构的聚合物薄膜，用在锂电池中要求其具有高的热稳定性，高的离子通过率，预防锂枝晶和优异的阻燃性能等。单纯的隔膜很难同时具备这些性能，目前改进隔膜的常用方法是在隔膜的表面添加复合材料，如陶瓷隔膜。隔膜复合的方法很多，有浸涂式，静电纺丝式，涂布式和相转化式等，各种方法应用场景不同，成本也有差异，其中涂布式成本较低。而隔膜的添加剂也因功能要求不同而不同，一般常见的功能性隔膜为碳涂层式，金属氧化物式或两种复合式等来增强隔膜的使用强度。
传统隔膜的是有PE，PP或两种混合物组成，表面为疏水性介质。现在常用的NMP微极性溶剂能够亲和隔膜，但是NMP具有一定的污染性和高成本，这在锂电池激烈的价格战中不相宜的，另外功能性纳米材料也很少能添加到极性材料中。
文章巧妙的采用二次涂覆法，一次是把传统隔膜浸泡在氧化石墨烯溶液中，第二次是涂覆氧化石墨烯和二氧化硅混合组分。第一次涂覆为第二次涂覆提供了亲水的环境，从而完成了隔膜的表面特性的转化。
实验采用的石墨烯是Hummers法制备的。配制质量分数为0.02%的氧化石墨烯溶液，溶剂采用体积比为20/1的异丙醇水溶液。在涂覆前，超声分散30分钟。把传统隔膜浸泡在溶液中15到30秒，室温下晾干。氧化石墨烯和二氧化硅混合溶液是采用质量分数为1%的氧化石墨烯水溶液，其他组分采用GO：SiO2：CMC=100:3:0.08的质量比加入，用刮刀涂覆，真空60℃烘干。隔膜制作完成后制作成扣电测试其性能，扣电正极是钴酸锂，负极采用锂金属。还对隔膜表面形态，接触角，离子导电性和电化学性能进行了比较。
聚烯烃类隔膜的疏水性主要是材料本身的表面疏水性和其多孔结构造成的。隔膜表面的杂乱无章的纤维结构对疏水性也有贡献。水和隔膜表面的聚乙烯分子之间接触角较大见图6，符合Cassie-Baxter模型，所以对于水性浆料来说，很难在隔膜表面均匀润湿。
