简述锂电隔膜主要技术进展
来源：宝鄂实业
2019-09-02 11:33
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1、聚烯烃表面改性
在单层聚烯烃隔膜上加入或者复合具有亲液性能、耐高温性能等特性的材料，从而获得性能更加优异的复合隔膜，是制备高性能隔膜的一大研究方向。
目前常用的工艺包括涂覆、浸涂、喷涂、复合等。有研究表明在PE隔膜上涂覆聚芳酯材料，形成多孔聚合物沉淀物的复合隔膜，由于聚芳酯具有良好的耐热性能，复合隔膜熔融温度提高到大于180℃。
通过浸涂法在PE隔膜上涂覆多巴胺，获得的改性隔膜具有更高的吸附电解液的性能，有效地改善了隔膜的高倍率循环性能。
使用PVDF/SiO2的混合物改性聚烯烃隔膜，使复合隔膜同时具备PVDF的亲电解液性能和Si02的耐高温性能，制各的锺离子电池在2C放电倍率下，其充放电效率达到94%.2、聚烯烃-陶瓷复合隔膜
聚烯烃类有机隔膜且具有较好的力学性能及成本低等特点，但在热稳定性、亲液性等方面存在不足，所以作为电池隔膜，其安全性能有待提升。因此，在聚烯烃类有机隔膜上涂覆无机陶瓷颗粒而制备出复合膜的工艺应运而生。
虽然陶瓷涂层给电池性能带来怎样的影响仍需更深入的研究和评价才能得出最终的结论，但这一技术却被许多隔膜企业和电池企业争相仿效，得到了迅速的推广。
在聚合物陶瓷复合膜中，聚烯烃类有机微孔膜材料提供柔韧性以满足电池装配工艺的需求。无机陶瓷颗粒则在复合膜中形成刚性骨架，防止隔膜在高温条件下发生收缩甚至熔融，以提升电池安全性能。粘合剂则对陶瓷复合膜的表面性质、孔道结构、机械强度等性能有重要影响。
聚合物-陶瓷复合膜在一定程度上提高了聚烯经类隔膜的热稳定性及电解液润湿性，但是这种复合技术存在的最大问题是陶瓷相与有机相结合力较弱，易出现陶瓷脱落（掉粉现象。通过合理调控稀合剂用量、采用原位复合技术将无机陶瓷颗粒被预先分散在成膜溶液中，通过湿法双向拉伸技术或静电纺丝法制成隔膜的工艺过程等方法可以在一定程度上缓解这一现象。
以聚烯烃隔膜为基材的复合隔膜产品，主要保持了聚烯烃隔膜易于拉伸成孔的可加工性，同时改善了隔膜的安全性、亲液性等特性，在隔膜的换代产品实现商品化之前，仍将占据主要的市场份额。
3、新材料体系
按照所用材料，电池隔膜分为聚烯烃改性隔膜和新材料体系隔膜。其中新材料体系主要有含氟聚合物类隔膜、纤维素类隔膜、聚酰亚胺（PI）类隔膜、聚酯（PET）类隔膜及其它聚合物陶瓷复合隔膜等。
（1）含氟聚合物隔膜主要是指PVDF隔膜材料。从材料角度可以将其分为单一聚合物、多元聚合物和有机无机复合物三类。最常用的单一聚合物包括PVDF、P（VDF-HFP）（聚偏氟乙烯-六氟丙烯〉和P（VDF-TrFE）（聚偏氟乙烯-三氟乙烯）。
相比于聚烯烃类隔膜材料，含氟聚合物材料隔膜具有更强的极性和更高的介电常数，大大的提升了隔膜的亲液性，并有助于锂盐的离子化。
此外，这类材料的成型方法多样，如浇铸法、电纺法、热压法等，有利于调控孔隙率。
（2）纤维素隔膜的电池性能与聚烯烃隔膜相当，但其资源丰富且可再生利用。与此同时，纤维素材料初始分解温度较高（>270"C），热稳定性明显优于聚烯烃类材料。
早期使用的纤维素类材料快速充放电性能优异，但存在自放电现象，循环性能不够稳定，耐电压性不够。有研究学者以无纺布纤维素为基材，P（VDF-HFP）为涂层，制得纤维素/PVDF复合隔膜，与传统的PP膜相比，亲液性明显增强，热稳定性大大提升。
（3）新工艺方法
隔膜的研发中核心的内容有两个：一是新材料体系，二是可以实现工业化生产的工艺方法。离开了高效的工艺方法，再好的材料也无法成为可以被广泛接受的商品。
常规制备聚烯烃隔膜的方法就是干法和湿法。但是，将聚烯烃类隔膜往更薄的方向发展，以满足3C锂离子电池的性能需求，是提升隔膜性能的一大关键切入点。
相对而言制备方法而言，聚烯烃改性隔膜的涂布工艺和设备是非常成熟的。用来做聚烯烃隔膜的涂覆改性可行性较高，可以提高聚烯烃隔膜的耐热性及对电解液的润湿性。目前，国内外众多研究单位和厂家都有关于陶瓷涂层隔膜的研究开发重点项目。
