锂离子电池隔膜 优质产品赢得市场认可

　　锂离子电池中隔膜的作用除了将电池的正负极隔离以防止短路外，还能够吸附电池中电化学反应所必需的电解液，确保高的离子电导率。有的隔膜还能够防止对电池反应的有害物质在电极问的迁移，保证电池发生异常时使电池反应停止，提高电池的安全性能。电池中所使用的隔膜应该具有的基本要求有：电绝缘性好，具有一定的机械强度，厚度尽可能小;对电解质离子有良好的透过性、电阻低，并且对电解质的润湿性要好;具有良好的化学稳定性和电化学稳定性。

　　对锂离子电池来说，由于体系采用了有机溶剂的非水电解液，电解液的电导率比水溶液体系低2个数量级，对隔膜还有以下特殊要求。首先，隔膜不能与有机溶剂发生反应，并且电流切断性能好，即当有大电流通过电池和电池外部短路时候，隔膜纳微孔闭塞，切断电流回路，防止电池反应失控，隔膜的闭孔温度要低于隔膜的熔融温度;其次，在电池中的体积小，易于实现薄膜化，并且其拉伸强度和穿刺强度要高，孔率一般要达到30%～70%，孔径在l0～200nm之间，以利于对电解液的吸收和较小的电阻。电池中常用的隔膜材料一般是用纤维素低或非制造物、合成树脂制得的多纳微孔膜，包括PP和PE复合纳微孔隔膜、聚丙烯纳微孔膜等。锂离子电池一般采用高强度、薄膜化的聚烯烃系多孔膜，薄膜成型与造孔是制造的关键技术。现在工业上采用的隔膜材料制造方法有以下三种。

　　(1)相分离法(湿法)

　　相分离法即相转化制膜法也叫溶液沉淀法或聚合物沉淀法。该生产过程一般有女Ⅱ-F几个步骤：①配制具有适当黏度的均相聚合物溶液;②将聚合物溶液流延成薄膜;③蒸发部分溶剂;④聚合物沉淀;⑤热处理。在沉淀过程中形成液膜的聚合物溶液分为两相，富聚合物的固相形成膜的骨架，富溶剂的液相形成膜孔。为形成具有多孔结构的聚合物薄膜，经过流延后所成的聚合物多相体可通过以下方法完成：冷却、溶剂蒸发或加水。

　　相转换法可以在常温下进行。如制作聚合物锂离子电池用隔膜材料PVDF多孔膜，也可以在高温下进行，即用热凝胶法：将加热配制的均相制膜液流延成薄膜后，随着冷却，液膜发生沉淀、分相，温度进一步降低，沉淀分相进一步进行。最终膜内孔的体积主要决定于制膜液的初始组成，而孔的大小、分布基本决定于冷却速度，通常快速冷却得到的膜孔径小。在工业生产中，高分子化合物与溶剂的混合熔体采用T型模具流延、吹膜方法等成膜后，用挥发性溶剂将其中的溶剂溶解后抽提形成多孔构造。在必要时候，抽提前后可以进行纵向和横向拉伸，这取决于使用的方法。采用这种方法一般可形成复杂的三维纤维状结构的孔。

　　(2)拉伸法(干法)

　　对结晶态聚合物可采用定向拉伸的方法制纳微孔膜。首先要制取高度定向的结晶态聚合物，方法为在接近聚合物熔点温度下，挤压聚合物膜，并配合以很快的拉出速度。冷却后对膜进行第二次延伸，会使膜的结晶构造受损，产生裂隙。

　　这种膜多用聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯之类的热塑性材料制成。例如美国商品“cellgard 2400”是由等规聚丙烯树脂制成，将晶态聚丙烯在低熔融温度下挤出成膜，随即延伸使之得到高的熔融应力，再在无张力条件下退火以完善其必要的晶状结构，然后进行纵向拉伸，使原来的层状结构变形而成为相互交织的缝状孔。

　　由于这种材料的化学稳定性好，又多为疏水性材料，用延伸法所制膜的孔隙率又较高，所制备得到的纳微孔膜材料的性能可以达到锂离子电池所用隔膜的标准。但是拉伸法(干法)对制膜的工艺设备要求很严，而且此种膜的横向抗拉强度比较低，对锂离子电池装配工艺带来一定的负面影响。

　　(3)辐照法(核刻蚀法)

　　光辐照法制造的纳微孔膜叫核径迹膜，也叫毛细管孔膜。这种膜的制造过程分两步：首先均质聚合物膜置于核反应器的荷电粒子束照射下，荷电粒子通过膜时，打断了膜内聚合物链节，留下感光径迹，然后膜通过一刻蚀浴，其内溶液优先刻蚀掉聚合物中感光的核径迹，形成孔。受照射时间的长短决定了膜孔数目，刻蚀时间长短决定了孔径大小。这种膜的特点是孔径分布均匀，孔为圆柱形毛细管。已有商品的核径迹膜为聚碳酸酯和聚乙烯膜。按照此方法所得到的孔是通孔，用于锂离子电池中自放电比较大，不适合锂离子电池中应用。