锂离子电池隔膜简介

锂离子全固态电池的普及还有很长的路要走，而今年拐点已到的半固态电池还需要传统的隔膜来隔离正负极，导离子绝缘电子，随着市场需求的越来越高：高比能、长寿命、快充、高安全、低成本、产品一致性，对隔膜的要求也越来越高，今天我们就来聊一下锂离子电池的隔膜。功能性电池的隔膜一般由：基膜+涂覆层组成，对隔膜的要求有：a.有一定的机械强度，保证在电池变形条件下不破裂；b.具有良好的离子透过能力，以降低电池内阻；c.优良的电子绝缘性，以保证电极间有效的隔离；d.具备抗化学及电化学腐蚀的能力，在电解液中稳定性好；e.吸收电解液的能力强；f.成本低，适于大规模工业化生产；g.杂质含量少，性能稳定。隔膜的分类如下：大类分为干法与湿法工艺（干法隔膜的孔直，倍率性能好，但湿法隔膜的其他综合方面的电性能明显优于干法隔膜）：干法单向拉伸：制造工艺：类似于硬弹性纤维方法-晶片分离，原料选择方面有PP（聚丙烯），PE（聚乙烯）分子高的原材料拉伸/穿刺强度高但加工流动性差，分子量低的反之。干法双向拉伸：制造工艺：在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型成核剂，形成特定的β晶型，然后在双向拉伸的过程中发生β晶型向α晶型的转变，晶体体积收缩产生微孔，孔的形成原理为晶型转变。原料选择方面有PP（聚丙烯），β晶型成核剂。湿法隔膜：制造工艺为热致相分离法，工艺如下：关键工序如下：投料配比（PP:oil）影响生产过程的稳定性，孔隙率大小及厚度的均匀性；熔融挤出：选择塑化及混合效果好的挤出机，影响生产稳定性及性能均匀性；冷却铸片：将熔体冷却形成厚片，影响聚合物的结晶及相分离；MD/TD拉伸：产生相分离，使分子链取向，影响孔径大小分布，机械强度，热收缩等；萃取工艺：将小分子从油膜中萃取出来；热定型：影响隔膜热收缩，孔隙率，厚度；电镜图如下：隔膜涂覆介绍：一：油性涂覆：（1）油性浸涂（效率低＜5m/min，透气值增加约40-60%）

（2）油性辊涂

二：水性涂覆：

（1）水性辊涂（2）水性喷涂（3）水性点涂其中辊涂对比喷涂容易堵孔，造成透气值变大。三种水性隔膜涂覆对比如下：隔膜主流的涂覆层有：陶瓷，PVDF，PMMA，胶一般是涂敷在陶瓷上对胶起一定的制程作用，有混涂及单层叠加涂覆（对比混涂，分步涂覆能提高电池的硬度和平整度，安全性能优于混涂，而且混图一般是油性涂覆，混涂陶瓷的刚性作用会降低）其中陶瓷层的选择有氧化铝及勃姆石：隔膜氧化铝是一种高硬度的化合物，熔点2054℃，沸点为2980℃，氧化铝作为一种无机物，具有很高的热稳定性及化学惰性，是电池隔膜陶瓷涂层的很好选择。具有如下优点：1、循环寿命长2、高纯氧化铝还具有非常优良的导热性能3、良好浸润性4、高纯纳米氧化铝材料还具有优良的阻燃性。而勃姆石对比氧化铝优势如下：1、勃姆石具有耐热温度高，与有机物相容性好。2、勃姆石的硬度低，在切割和涂覆过程中，对机械的磨损小，能够降低设备磨损和异物带入风险的同时，在成本上相对于高纯氧化铝来说更低。3、涂覆平整度高、内阻小。4、勃姆石比重小，同样重量比高纯氧化铝多涂覆25%的面积。5、勃姆石的吸水率仅是高纯氧化铝的一半。涂胶层的选择有PVDF及PMMA（其中PVDF的熔点170摄氏度，PMMA又称亚克力胶熔点150摄氏度）：二者的区别有：PMMA相比PVDF的粘结力