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精品文档．电池隔离膜1．功用：(1)阻隔电池正负极2)让离子电流（ionic current ）通过，但阻力要尽可能地小。
因此，吸收电解液之后所表现出来的离子导电度便与(1)隔离膜孔隙度（porosity ）、(2)孔洞弯曲度（tortuosity ）、(3)电解液导电度、(4)隔离膜厚度、及(5)电解液对隔离膜的润湿程度等因素有关系隔离膜的引入而对离子传导所额外产生之电阻，应该是隔离膜吸收电解液之后的电阻减去与隔离膜相同面积和厚度之纯电解液的电阻，亦即R (隔离膜) = R (隔离膜 +电解液) – R (电解液) 电阻R 的定义为：Aσ1R ⨯=（ 是离子传导途径的长度，A 是离子传导的有效面积，σ是离子导电度（比电阻ρ的倒数））多孔薄膜的孔洞弯曲度d s T =s 是离子经由隔离膜所必须行经之长度，d 则是隔离膜的厚度。
多孔薄膜的孔隙度P 之定义为孔洞的体积和隔离膜外观几何体积的比值Ad A P s s =（其中A s 代表隔离膜负责离子传导的有效面积）所以得T P A A s ⨯= ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=1 R 2P T R 電解液隔離膜 吸收了电解液之后的隔离膜，其电阻是原先没有隔离膜存在时的 (T 2/P) 倍。
当孔洞弯曲度T 愈大，薄膜孔隙度P 愈小时，隔离膜的电阻就愈大2. 隔离膜之材质与制备隔离膜具多孔性的结构，孔径范围约在0.1 μm 或100 nm ，表面积非常大，受到电解液侵蚀的机率也当然跟着提高，材料的选择重要。
材质有塑料类、玻璃类、和纤维素（cellulose ）类等，以塑料类为最大宗，最常见的有聚氯乙烯（polyvinyl chloride ；PVC ）、聚醯胺（polyamide ）、聚乙烯（polyethylene ；PE ）、及聚丙烯（polypropylene ；PP ）。
塑料类隔离膜之所以应用地最广，除了是因为它比较易于控制厚度之外，也跟1960年代开始日益成熟的高分子科学及加工技术有密不可分的关系.目前, 商业化的锂离子电池都是采用聚烯烃类（polyolefin ）的多孔高分子薄膜（如表1.1）作为隔离膜，有的是PP ，有的是PE ，也有用PP/PE/PP 三层合一的。
●有一定的保护电池安全的能力。
2、隔膜机理隔膜中具有大量曲折贯通的微孔，电解液中的离子载体可以在微孔中自由通过，在正负极之间迁移形成电池内部导电回路，而电子则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）锂离子电池隔膜的主要用途各种液态锂离子电池，如手机电池、便携式DVD电池、笔记本电脑电池、电动工具电池、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、P E 多层PP、P E 三层PP/PE/P P（二）聚烯烃隔膜的主要原料隔膜使用的聚烯烃材料目前主要是聚丙烯（PP）、聚乙烯（P E ）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成本范围内可以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安全性。
（三）聚烯烃隔膜的主要生产方法1、热致相分离法（湿法—TIPS）利用高分子材料和特定的溶剂在高温条件下完全相容，冷却后产生相分离的特性，使溶剂相连续贯穿于聚合物相形成的连续固态相中，经过拉伸扩孔后，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—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，经过热处理后的薄膜在拉伸后晶体之间分离而形成狭缝状微孔，再经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，还可以通过在聚合物中添加结晶成核剂，形成特定的β晶型，然后在双向拉伸过程中发生β晶型向α晶型转变，晶体体积收缩产生微孔。
锂离子电池隔膜基础知识培训手册第一章：引言（200字）随着现代社会对便携式电子设备和电动汽车等的需求不断增加，锂离子电池作为一种高能量、高功率储能装置得到了广泛应用。
而隔膜作为其中的一个重要组成部分，对电池的性能和安全性起到至关重要的作用。
本手册旨在对锂离子电池隔膜的基础知识进行培训，帮助读者深入了解隔膜的原理、分类、性能要求以及应用等方面的知识。
第二章：锂离子电池隔膜的原理与结构（400字）2.1锂离子电池隔膜的作用2.2锂离子电池隔膜的结构锂离子电池隔膜通常由微孔膜、隔膜保护层和粘结剂组成。
其中，微孔膜是隔膜的主要结构，其特点是具有一定的孔径和孔隙率，能够促进离子的传输。
隔膜保护层用于改善隔膜的化学和机械稳定性，降低隔膜的热收缩性。
粘结剂则用于固定微孔膜和隔膜保护层。
第三章：锂离子电池隔膜的分类（300字）3.1根据材料根据材料的不同，锂离子电池隔膜主要可以分为聚烯烃隔膜和陶瓷隔膜两类。
聚烯烃隔膜通常由聚丙烯（PP）或聚乙烯（PE）等高分子材料制成，具有较高的电导率和较低的成本，广泛应用于电池领域。
陶瓷隔膜则具有较高的热稳定性和机械强度，适用于高温和高功率应用场景。
3.2根据结构根据结构的不同，锂离子电池隔膜可以分为单层隔膜和复合隔膜两类。
单层隔膜通常由一层微孔膜制成，其优点是电池内部电阻较低。
复合隔膜则由两层或多层微孔膜通过层间粘结剂粘合而成，具有较好的机械强度和热稳定性。
第四章：锂离子电池隔膜的性能要求（400字）4.1电导率隔膜的电导率是衡量其性能的重要指标之一、较高的电导率能够降低电池的内阻，提高电池的功率性能。
因此，锂离子电池隔膜应具有较高的电导率，以确保电池的正常工作和性能的发挥。
4.2热稳定性4.3机械强度第五章：锂离子电池隔膜的应用（200字）锂离子电池隔膜广泛应用于各种领域，包括便携式电子设备、电动汽车、储能系统等。
在便携式电子设备中，隔膜能够确保电池的安全性和稳定性，提供持久的电力支持。
锂离子电池隔膜基础知识锂离子电池是一种广泛应用于便携式电子设备和电动汽车等领域的重要能量存储装置。
而隔膜作为锂离子电池的关键组成部分之一，起着分隔正负极电解液，防止短路和通电性能的调控等重要作用。
下面将针对锂离子电池隔膜的基础知识进行详细介绍。
锂离子电池隔膜的基本结构包括基材和涂层两部分。
基材主要由聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等高分子材料构成，它们具有良好的化学稳定性、物理性能和导电性能。
涂层则主要由聚丙烯酸（PPA）等材料构成，它们能提供一定的离子导电性。
1.隔离正负极电解液：锂离子电池隔膜能有效地分隔正负极电解液，阻止锂离子的直接接触。
这样可以避免正负极短路，减少电池的安全风险。
2.调控通电性能：锂离子电池隔膜的孔径大小和形状可以影响锂离子的传输速率和电池的内阻。
通过调控隔膜的孔径大小和形状，可以提高电池的输出功率和循环寿命。
3.限制电解液的扩散：锂离子电池隔膜可以限制电解液中的溶剂和盐类的扩散，防止电解液的流失和混合，维持电池的稳定性和可靠性。
1.良好的机械强度：锂离子电池隔膜需要具有足够的机械强度，以抵抗外界的挤压和变形。
2.优异的热稳定性：锂离子电池运行时会产生较高的温度，因此隔膜需要具备良好的热稳定性，以避免隔膜的热退化和电池性能的下降。
3.良好的离子导电性：隔膜要具备良好的离子传输性能，以保证锂离子的快速传输，提高电池的输出功率。
4.优异的化学稳定性：隔膜需要具备良好的化学稳定性，以避免与电解液中的溶剂和盐类发生反应，导致隔膜的化学降解和电池性能的下降。
5.适当的孔径和孔隙率：隔膜的孔径大小和孔隙率会影响锂离子的传输速率和电池的内阻。
孔径和孔隙率过大会导致电池容量下降，而孔径和孔隙率过小会导致电池内阻过高。
隔膜的制备方法：1.干法制备：干法制备的隔膜是利用电解纸或高分子薄膜的物理和化学性质进行制备。
常见的干法制备方法有水热法、吹膜法、拉伸法等。
2.液相制备：液相制备的隔膜是利用溶液中的高分子材料通过涂覆、浸渍等方法形成的。
●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；●有保持电解液的能力；●有一定的保护电池安全的能力。
2、隔膜机理隔膜中具有大量曲折贯通的微孔，电解液中的离子载体可以在微孔中自由通过，在正负极之间迁移形成电池内部导电回路，而电子则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）锂离子电池隔膜的主要用途各种液态锂离子电池，如手机电池、便携式DVD电池、笔记本电脑电池、电动工具电池、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、P E 多层PP、P E 三层PP/PE/P P（二）聚烯烃隔膜的主要原料隔膜使用的聚烯烃材料目前主要是聚丙烯（PP）、聚乙烯（P E ）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成本范围内可以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安全性。
（三）聚烯烃隔膜的主要生产方法1、热致相分离法（湿法—TIPS）利用高分子材料和特定的溶剂在高温条件下完全相容，冷却后产生相分离的特性，使溶剂相连续贯穿于聚合物相形成的连续固态相中，经过拉伸扩孔后，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—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，经过热处理后的薄膜在拉伸后晶体之间分离而形成狭缝状微孔，再经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，还可以通过在聚合物中添加结晶成核剂，形成特定的β晶型，然后在双向拉伸过程中发生β晶型向α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分离晶型转换相分离方法特点设备简单，投资较小，工艺复杂、成本高、环境友好设备复杂，投资较大，配方控制难度高，设备复杂、投资较大、周期长、工艺复杂、成本高，能生产成本低耗大、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，T D 无收缩微孔尺寸大、分布不均匀，双向强度均匀；只能生产一定厚度规格P P 膜孔径分布宽，穿刺强度高；适宜生产较薄产品，只能生产P E 膜3、不同生产方法的隔膜电镜扫描图图1 干法单向拉伸P P 隔膜SE M图2 干法双向拉伸隔膜SE M(a)(b)图3 湿法隔膜SE M（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PP PE PP/PE/PP 生产方法干法干法、湿法干法优点耐热性好、透过性好机械强度高低温闭孔(130 ℃左综合了P P 、P E 膜优点，机械强度好，安全性更右) 高缺点安全关断温度(闭孔温度＞140 ℃）高于P E耐高温性能不如P P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）隔膜的基本性能表征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，对于一定的电解质，具有高孔隙率的隔膜可以降低电池的阻抗，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用称重法计算理论孔隙率。
2、透气度透气度又叫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间。
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、孔径分布、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，则内阻越大。
然而，对于不同类型、厚度的隔膜，该数字的直接比较没有任何意义。
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。
换句话说，单纯比较两种不同隔膜的Gurle y 数是没有意义的，因为可能两种隔膜的微观结构完全不一样；但同一种隔膜的Gurle y 数的大小能很好的反应出内阻的大小，因为同一种隔膜相对来说微观结构是一样的或可比较的。
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吸收电解液的能力，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影响，还受隔膜的孔隙率、开孔率、孔径的影响。
吸液率测试方法是把干式样称重后浸泡在电解液中，直至吸收平衡，再取出湿隔膜擦干表面电解液称重，计算单位积吸收电解液的重量。
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。
制造方孔径范中值孔特点法围径单轴干孔径均匀，孔较小法0～40090~120双轴干孔径不均匀，分布宽法0～3000100~150双轴湿孔径较均匀，分布宽法0～1000200~250孔径和孔径分布一般采用压汞法测量，孔的分布均匀性一般采用SE M 观察。
5、力学性能锂离子电池对隔膜机械强度的要求较高。
电池中的隔膜直接接触有硬表面的正极和负极，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基本一致。
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降，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，以获得最佳的使用性能。
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，将隔膜刺破最大力就是隔膜的抗穿刺力。
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。
于电化学反应产生高温导致隔膜收缩，因此设计电芯采用隔膜的宽度时应当准确了解和要求隔膜的横向收缩率。
隔膜是一种高分子材料，经过拉伸取向后，在高温条件下，拉伸方向都或多或少会产生热收缩。
单轴拉伸的产品在纵向热收缩会偏大，横向基本不产生热收缩。
双轴拉伸的隔膜在两个方向上均会产生热收缩。
通常隔膜的热收缩是在自然松弛状态下测试得到。
对于卷绕形式的电芯来说，由于纵向有支撑和固定，隔膜纵向的实际热收缩没有那么大，对电池基本没有影响，主要影响产生在隔膜的横向收缩。
（二）锂离子电池对隔膜的要求1、对隔膜的基本要求隔膜性能决定了电池的内阻和界面结构，进而决定了电池容量、安全性能、充放电电流密度和循环性能等特性，因此需满足如下一些性能：(1) 化学稳定性—电解液为有机溶剂体系，耐有机溶剂；(2) 机械性能—隔膜的拉伸强度高，穿刺强度高；(3) 热稳定性—收缩率低，具有较低的闭孔温度和较高的破膜温度；(4) 透过率好—孔隙率高，孔径分布均匀、透气性好；(5) 表面无静电—不吸尘、易分离；(6) 电解液浸润性—与电解液相容性好，吸液率高；(7) 均匀性—厚度、透过率、热收缩等。
2、锂离子电池对隔膜使用的要求电芯成型电池外形隔膜使用要求方式手动卷绕方形、圆形隔膜单片使用，要求易分开、易从卷针抽取叠片方形、异性隔膜单片使用，要求易分开自动/半自动卷绕方形、圆形隔膜整卷使用，恒张力控制，要求端面整齐叠片方形、异性发展趋势（一）动力用锂离子电池隔膜最近几年，随着环保和能源问题的日益突出，国内外对电动汽车的研究也越来越受到重视。
与铅酸、镍氢蓄电池相比，锂离子动力电池具有电压高、能量密度大、充放电速度、使用寿命长、无记忆效应、无污染等优势，可以代替燃油系统及传统铅酸、镍镉电池，提升能源利用效率，减少空气和铅、铬等重金属污染。
作为一种无污染储能装置，锂离子动力电池是发展新型可再生能源产业基础；作为动力设备的驱动能源，它基本可以达到零排放的要求，是当代最有前景的绿色电源。
锂离子电动电池可广泛应用于车辆船舰、通信电力、UP S 应急电源、军工等领域。
新兴的大型锂离子动力电池厂家都在寻求与自己生产工艺相匹配的优质隔膜，以应用在混合动力车以及纯电动汽车等大型且相对功率较高的电源中。
由于大型动力交通工具所用电池放电时功率大、发热量大，因此对隔膜的耐高温性能提出了更高的要求。
大型动力电池通常是由多个较小的电池通过串联、并联的方式获得较高的电压、电流和功率。
电池组对电池单体要求的一致性、内阻、放电倍率、循环次数等有较高要求。
隔膜性能质量的好坏对大。
