名目一、简介（一）锂离子电池隔膜根底知识（二）电池隔膜的分类（三）锂离子电池隔膜的功能及机理（四）锂离子电池隔膜要紧用途二、聚烯烃隔膜原料和原理（一）聚烯烃隔膜的分类（二）聚烯烃隔膜的要紧原料（三）聚烯烃隔膜要紧生产方法（四）聚烯烃隔膜结构和特点三、性能参数和使用要求 （一）隔膜要紧性能表征参数及意义 （二）锂离子电池对隔膜的要求四、开展趋势（一）动力电池隔膜 （二）锂离子电池隔膜的开展五、隔膜知识和注重事项 （一）隔膜知识咨询与答（二）注重事项简介一锂离子电池隔膜根底知识锂离子电池隔膜是一种具有纳米级微孔的高分子功能材料，随着锂离子 电池的广泛使用而走进人们的生活。可充电锂离子二次电池具有高比能 量、长循环寿命、无经历效应的特性，又具有平安、可靠且能快速充放 电等优点，因而成为近年来新型电源技术研究的热点。由于锂离子电池 是绿色环保型无污染的二次电池，符合当今各国能源环保方面大的开展 需求，在各行各业的使用量正在迅速增加。锂离子电池电芯要紧由正极材料、负极材料、电解液和隔膜组成，其中 隔膜是电芯的重要组成局部，起到将电芯正极和负极隔开的作用，具有 电子尽缘性和离子导电性。其锂离子传导能力直截了当关系到锂离子电 池的整体性能，其隔离正负极的作用使电池在过度充电或者温度升高的 情况下能限制电流的升高，防止电池短路引起爆炸，具有微孔自闭保卫 作用。隔膜的性能决定了电池的界面结构、电解质的维持性和电池的内 阻等，进而妨碍电池的容量、循环性能、充放电电流密度等要害特性， 因此，隔膜性能的优劣直截了当妨碍了电池的综合性能。在我国，锂离子电池原材料已全然实现了国产化，然而隔膜材料却要紧 依靠进口，一些制作隔膜的要害技术被日本和欧美垄断。最近几年，隔 膜在我国已有生产，各项指标也接近或到达了国外产品的水平。本手册要紧介绍锂离子电池用聚烯烃隔膜，从隔膜的生产原理、性能特 性、应用等方面来介绍有关隔膜知识。二电池隔膜的分类 制造隔膜的材料有天然或合成的高分子材料、无机材料等。依据原材料 特点和加工方法不同，可将隔膜分成有机材料隔膜、编制隔膜、毡状膜、 隔膜纸和陶瓷隔膜等。电池用隔膜的分类如以下图：图1电池用隔膜分类 从上图可知，隔膜可分为半透膜与微孔膜两大类。半透膜的孔径一般小 于lnm ,而微孔膜孔径在10nm以上，甚至到几微米。三锂离子电池隔膜的功能及机理1、隔膜在锂离子电池中的要紧功能 在电池内部将正、负极分隔开来，防止接触造成短路； 有良好的离子通过能力； 有维持电解液的能力； 有一定的保卫电池平安的能力。2、隔膜机理隔膜中具有大量曲曲折折折贯穿的微孔，电解液中的离子载 体能够在微孔中自由通过，在正负极之间迁移形成电池内部导电回路， 而电子那么通过外部回路在正负电极之间迁移形成电流，供用电设备利 用。四锂离子电池隔膜的要紧用途各种液态锂离子电池，如电池、便携式DVD电池、笔记本电脑电池、电开 工具电池、GPS电池、电动车和储能装置电池等。聚烯烃隔膜原料和生产原理一聚烯烃隔膜分类分类方法按材料分类按工艺分类按结构分类种类PP、 PE、 PP/PE 复合干法、湿法单层PP、PE多 层PP、PE三层PP/PE/PP二聚烯烃隔膜的要紧原料隔膜使用的聚烯烃材料目前要紧是聚丙烯PP、聚乙烯PE两类。聚烯烃材料具有强度高、耐酸碱腐蚀性好、防水、耐化学试剂、生物相 容性好、无毒性等优点，在众多领域得到了广泛的应用。当前，商品化 的液态锂离子电池大多使用微孔聚烯烃隔膜，因为聚烯烃化合物在合理 的本钞票范围内能够提供良好的机械性能和化学稳定性，而且具有高温 自闭性能，更加确保了锂离子二次电池在日常使用上的平安性。三聚烯烃隔膜的要紧生产方法1、热致相不离法湿法一TIPS利用高分子材料和特定的溶剂在高温条件下完全相容，冷却后产生相不 离的特性，使溶剂相连续贯穿于聚合物相形成的连续固态相中，通过拉 伸扩孔后，将溶剂萃取后在聚合物相中形成微孔。在目前湿法隔膜制造 过程中，通常将聚烯烃树脂原料和一些其它低分子量的物质同混合，加 热熔融混合均匀、经挤出拉伸成膜，再用易挥发溶剂把低分子物质抽提 出来，形成微孔膜。2、熔融拉伸法干法一MSCS熔融拉伸法的制备原理是，高聚物熔体挤出时在拉伸应力作用冷却下结 晶，形成平行排列的结晶结构，通过热处理后的薄膜在拉伸后晶体之间 不离而形成狭缝状微孔，再通过热定型制得微孔膜。在聚丙烯微孔膜制备中除了拉开片晶结构外，还能够通过在聚合物中添 加结晶成核剂，形成特定的B晶型，然后在双向拉伸过程中发生B晶型向a晶型转变，晶体体积收缩产生微孔。不同生产方法的隔膜特点生产方 法干法湿法拉伸方 式单向拉伸双向拉伸双向拉伸工艺原理晶片不离晶型转换相不离方法特 点设备简单，投资较 小，工艺复杂、本钞 票高、环境友好设备复杂扌殳资 较大，配方操纵 难度高住产本 钞票低设备复杂、投资较 大、周期长、工艺 复杂、本钞票高， 能耗大、有环境污 染产品特 点微孔尺寸小、分布均 匀，微孔导通性好， 能生产不同厚度和 不同结构的产品/纵 向强度高、横向强度 低，Td无收缩微孔尺寸大、分 布不均匀双向 强度均匀只能 生产定厚度 规格PP膜孑L径分布宽穿刺 强度高;适宜生产 较溥产品,只能生产PE膜3、不同生产方法的隔膜电镜扫描图图1干法单向拉伸PP隔膜SEM图2干法双向拉伸隔膜SEM(a)(b)图3湿法隔膜SEM四聚烯烃隔膜的结构及特点结构单层、双层单层、双层三层材料PPPEPP/PE/PP生产方 法干法干法、湿法干法优点耐热性好、透 过性好机械强度上下温 闭孔（130 C左 右）综合了PP、PE膜优点，机 械强度好，平安性更高缺点平安关断温度（闭孔温度140 C高于PE耐高温性能不如PP高温透过性差应用范 围数码电池、动 力电池数码电池数码电池性能参数和使用要求一隔膜的全然性能表征1、孔隙率孔隙率是孔的体积和隔膜体积的比值，即单位膜的体积中孔所占的体积 百分比。它与原材料树脂以及最终制品的密度有关，大多数锂离子电池 隔膜的孔隙率在35% - 60%之间。孔隙率与隔膜的透过能力有一定关系，但孔隙率大并不代表隔膜的透过 性好，因为透过性取决于微孔的导通率和孔径大小。另外，关于一定的 电解质，具有高孔隙率的隔膜能够落低电池的阻抗，但也不是越高越好， 孔隙率太高，会使材料的机械强度变差。孔隙率的测量一般采纳称重法计算理论孔隙率。2、透气度透气度又喊Gurley数，反映隔膜的透过能力。即一定体积的气体，在一 定压力条件下通过1平方英寸面积的隔膜所需要的时刻。气体的体积量 一般为100ml，有些公司也会标10ml，最后的结果会差十倍。透气度是由膜的孔径大小、孑b径分布、孔隙率和开孔率等决定的，透气 率从一定意义上来讲，和用此隔膜装配的电池的内阻成正比，即该数值 越大，那么内阻越大。然而，关于不同类型、厚度的隔膜，该数字的直 截了当对比没有任何意义。因为锂离子电池中的内阻和离子传导有关， 而透气率和气体传导有关，两种机理是不一样的。换句话讲，单纯对比 两种不同隔膜的Gurley数是没有意义的，因为可能两种隔膜的微瞧结构 完全不一样；但同一种隔膜的Gurley数的大小能非常好的反响出内阻的 大小，因为同一种隔膜相对来讲微瞧结构是一样的或可对比的。隔膜透气度通常使用格利(GURLEY)透气仪检测。3、吸液率吸液率反映隔膜汲取电解液的能力是衡量隔膜与电解液相容性的指标。 吸液率不仅受隔膜材料与电解液的浸润性能妨碍，还受隔膜的孔隙率、 开孔率、孔径的妨碍。吸液率测试方法是把干式样称重后浸泡在电解液中，直至汲取平衡，再 取出湿隔膜擦干外表电解液称重，计算单位积汲取电解液的重量。4、孔径、孔径分布、孔的分布一般隔膜的孔径在纳米级，双拉方式生产的隔膜的孔接近圆形，干法隔 膜的孔为长条形。孔径的大小与隔膜的透过能力有关，过小的孔径会抑 制锂离子通过，过大的孔径有可能导致隔膜穿孔形成电池微短路导致电 池自放电过快。孔的分布不均匀有可能导致电池内部电流密度不一致， 长期使用中锂离子可能沉积形成枝晶状刺穿隔膜。制造方 法孔径范 围中值孔 径特点单轴干 法0 - 40090120孑L径均匀，孑L较小双轴干 法0 - 3000100150孑L径不均匀,分布宽双轴湿 法0 - 1000200250孑L径较均匀,分布宽孔径和孔径分布一般采纳压汞法测量，孔的分布均匀性一般采纳SEM瞧 瞧。5、力学性能 锂离子电池对隔膜机械强度的要求较高。电池中的隔膜直截了当接触有 硬外表的正极和负极，而且当电极上的毛刺、带尖角的大颗粒物质、甚 至电池内部形成枝晶，都会引起隔离膜被穿破而引起电池短路或微短路， 因此要求隔离膜的抗穿刺强度尽量高。此外隔离膜拉伸强度和断裂伸长 率也有一定要求。单轴拉伸的隔膜在拉伸方向与垂直拉伸方向强度不同， 而双轴拉伸制备的隔膜强度在两个方向上全然一致。尽管如此，在实际 应用中双向拉伸并没有性能上的优势。因为电池卷绕的受力方向是纵向； 横向拉伸会导致垂直方向的收缩，这种收缩在高温下会导致电极之间的 相互接触。一般而言孔隙率、透气性较高时，尽管其阻抗较低，但其机 械强度却要下落，因此在调节隔膜其中一项或几项性能指标的同时，要 兼顾微孔膜的其他各项性能指标，以获得最正确的使用性能。抗穿刺强度的测试方法是用环状物体将隔膜固定，取一定直径的针，要 求针尖无锐边缘，以一定的速度垂直刺过隔膜，将隔膜刺破最大力确实 是基本隔膜的抗穿刺力。拉伸强度(纵/横向)的测试方法是隔膜在一定方向上、通过拉伸夹具以一 定的试验速度拉伸直至断裂所表现出的承载能力。用拉断力(N)或拉伸强 度(Mpa)表示。断裂伸长率是隔膜在一定方向上(纵/横向)，一定拉伸力下，断裂时伸长 量与原长的比值百分比。断裂伸长率越大，弹性越好，表征隔膜韧性大。 穿刺强度、拉伸强度和断裂伸长率均采纳可采纳微机操纵电子万能试验 机测定。6、自动关断保卫性能 自动关断保卫性能是锂离子电池隔膜的一种平安保卫性能，是锂离子电 池内部防止由于短路、过充等缘故造成温度失控的有效方法。隔膜的闭 孔温度和破膜温度是该性能的要紧参数。由于非正常情况下电池短路使 电池内部温度升高，当温度到达隔膜的闭孔温度时，隔膜内的微孔会坍 塌，阻断电流通过，但热惯性会使温度进一步上升，有可能到达破膜温 度而造成隔膜熔体破裂，造成电池内部短路。因此，闭孔温度和破膜温 度相差越大越好（即平安窗口温度越高越好），如今电池的平安性越好。 自关断保卫性能与制造隔膜的原材料和隔膜的结构有关。材料的熔点决 定了隔膜的闭孑b温度、破膜温度的上下。一般生产隔膜的材料为PP和PE，常见PE的隔膜的闭孑L温度在130 C左 右，破膜温度在150 C左右；PP隔膜的闭孑L温度在145 C左右，破膜温 度在17o C左右。闭孔温度和熔融破裂温度的测试方法是：在不断升温的情况下测试隔膜 分隔的极板之间的电阻，随着温度升高，电阻忽然增大，如今的温度即 闭孔温度。再接着升温，电阻会忽然变小，如今的温度即破膜温度。九、 热收缩率热收缩率反映隔膜在受热时的尺寸稳定性。除了隔膜需要在电池使用的 温度范围内-206o C维持尺寸稳定外，还有一个确实是基本在电池 生产过程中由于电解液对水份特不敏感，大多数厂家会在注液前进行