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锂电池隔膜的研究与进展摘要:隔膜位于正极与负极之间，当电池工作时其应具有以下作用（1）隔离正负极，防止电极活性物质接触引起短路;（2）具有较好的持液能力，电化学反应时，形成离子通道。
本文以化学和材料结构为类别，综述了不同种类锂电池隔膜的制备方法和研究现状，并对隔膜未来的发展趋势做了展望。
关键词: 锂电池、隔膜、微孔膜、无纺布、无机复合膜。
在锂离子电池正极与负极之间有一层膜材料，通常称为隔膜，它是锂离子电池的重要组成部分。
隔膜应具有两种基本功能：隔离正负电极，防止电池内短路。
能被电解液润湿形成离子迁移的通道。
在实际应用还应具备以下特征[1-4]：(1)电子的绝缘性；（2）高的电导率；（3）好的机械性能，可以进行机械制造处理；（4）厚度均匀；（5）受热时尺寸稳定变形量要小。
电池隔膜根据结构和组成可以分为不同的类型，目前比较常见的主要三种[1-4]（1）多孔聚合物膜。
是指通过机械方法、热致相分离法、浸没沉淀法等方法制备的孔均匀分布的膜。
（2）无纺布隔膜。
由定向的或随机的纤维而构成，通常会将其与有机物或陶瓷凝胶复合，以期得到具有优良化学与物理性质的隔膜。
（3）无机复合膜。
多采用无机纳米颗粒与高聚物复合得到。
本文针对锂电池性能和安全性对隔膜孔隙率、浸润性、热安全温度等方面的要求,对隔膜的制备改性方法进行了比较详细的评述与比较,以期为相关领域的研究者提供可借鉴的资料。
1 多孔聚合物膜1.1 PE/PP微孔膜PE与PP微孔膜的制备常采用的方法有两种，干法（熔融挤出法)和湿法( 热致相分离法)。
干法制备的原理是采用熔融挤出制备出低结晶度高取向的聚烯烃隔膜，经过高温退火处理提高结晶度、低温拉伸形成缺陷、高温拉伸将缺陷放大，最终形成具有多孔性的隔膜［5］。
湿法是将液态烃或小分子物质与聚烯烃树脂的共混物，经过加热熔融共混、降温发生相分离、双向拉伸制成薄膜、用易挥发物质萃取溶剂，从而制备出具备相互贯通的微孔膜[6]。
商用隔膜多为PE、PP单层膜，PE/PP双层膜，PP/PE/PP 三层隔膜（见图1）。
锂离子电池技术的发展现状与趋势随着人们对新能源的需求日益增加，锂离子电池成为了最为优秀的储能设备之一，被广泛应用于电动汽车、手机、笔记本电脑等便携式电子设备以及储能领域。
在应用广泛的背后，锂离子电池的技术发展也经历了数十年的演进。
在本文中，我们将探讨锂离子电池技术的发展现状与趋势。
一、锂离子电池的基础原理锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液四部分组成。
正极材料最初采用的是锂钴酸，然而它的成本高、资源紧缺、对环境有害，很快就被淘汰。
现在的正极材料主要是钴酸锂、镍钴锰三元材料、磷酸铁锂等。
负极材料采用石墨，电解液大多数为碳酸盐或者磷酸盐体系。
锂离子电池的工作原理是，在充放电过程中，锂离子在正负极之间穿梭，通过电解液进行传输，从而实现电能的储存和释放。
二、锂离子电池技术的演进锂离子电池技术自20世纪初开始发展，经历了数十年的演进，一共经历了三个重要的演进阶段。
（1）第一阶段：斜坡期（1991-2002年）锂离子电池技术最初出现是在20世纪80年代。
在90年代初，Sony公司在商业上成功推出锂离子电池，并逐渐开始大规模应用于电子设备领域。
由于这一阶段的技术亟待发展，刚开始的锂离子电池产品的性能不太理想，特别是容量较低、寿命较短、安全性较差等缺陷，这也叫做锂离子电池的“斜坡期”。
（2）第二阶段：平台期（2002-2015年）随着锂离子电池技术的发展，它的容量、寿命和安全性逐渐提升，进入了平台期。
在2005年左右，由于小家电、电动自行车等市场份额的争夺，很多锂离子电池企业纷纷涌现。
同期，国内外各大企业开始着力研发纳米材料、新型电解液等新技术，以提升锂离子电池的性能。
到了2015年时，锂离子电池已经达到了一个新的高度，日渐成为各种电子装置和电动车领域的主流。
（3）第三阶段：变革期（2015年至今）近年来，随着新能源汽车、智能电网、储能设备等领域的迅猛发展，锂离子电池的应用需求也日益增加，手机和笔记本等消费电子市场容量性增长放缓。
锂离子电池原理、研究现状与前景锂离子电池是目前应用最广泛的可充电电池之一，其广泛应用于手机、电动车、航空航天等领域。
锂离子电池的优点主要表现在其高能量密度、长寿命、低自放电率以及较高的工作电压等方面。
本文将从锂离子电池的原理、研究现状与前景三个方面进行阐述。
一、锂离子电池原理锂离子电池是一种以锂离子嵌入/脱出负极材料为电池反应基础的电池。
锂离子电池包括正极、负极、电解液和隔膜等组成部分。
其中，正极材料通常为钴酸锂、锰酸锂、三元材料等，负极材料通常为石墨材料。
电解液一般采用有机溶液，例如碳酸盐溶液、有机磷酸酯溶液等。
隔膜则用于隔离正极和负极，避免两者直接接触。
在充电过程中，锂离子由正极向负极移动，同时在负极上嵌入形成化合物。
而在放电过程中，锂离子由负极向正极移动，同时从负极材料中脱出。
这个过程是可逆的，即锂离子在充放电过程中可以反复嵌入/脱出负极材料。
二、锂离子电池研究现状随着科技的发展，锂离子电池也在不断升级改进。
目前，锂离子电池的研究主要集中在以下几个方面：1. 提高电池能量密度提高电池能量密度是目前锂离子电池研究的热点之一。
目前的锂离子电池能量密度已经达到了200Wh/kg左右，而科学家们正在探索新的材料和结构，以进一步提高电池的能量密度。
2. 延长电池寿命锂离子电池的寿命受到多种因素的影响，例如循环次数、充放电速率、温度等。
科学家们正在研究如何通过优化电池结构、选择更稳定的材料等方式延长电池的寿命。
3. 提高电池安全性锂离子电池在充放电过程中会产生热量，如果电池内部温度过高，就可能发生热失控事故。
因此，提高电池的安全性也是当前锂离子电池研究的重要方向之一。
三、锂离子电池未来发展趋势随着科技的不断进步，锂离子电池在未来的应用前景也非常广阔。
以下几个方面是锂离子电池未来的发展趋势：1. 大容量电池大容量电池是未来锂离子电池的重要发展方向之一。
大容量电池可以应用于电动汽车、储能设备等领域，为人们带来更加便捷的生活方式。
锂离子电池隔膜的研究进展一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环境保护压力的加大，锂离子电池作为一种高效、环保的能源储存与转换装置，在电动汽车、便携式电子产品以及可再生能源系统等领域的应用越来越广泛。
而作为锂离子电池中的关键组件之一，隔膜的性能对电池的安全性和电化学性能具有重要影响。
因此，对锂离子电池隔膜的研究进展进行综述，对于推动锂离子电池技术的进一步发展具有重要意义。
本文首先介绍了锂离子电池隔膜的基本结构和功能，阐述了隔膜在电池中的作用及其重要性。
然后，重点回顾了近年来锂离子电池隔膜在材料、结构和制备工艺等方面的研究进展，包括无机隔膜、有机隔膜和复合隔膜等不同类型的隔膜材料，以及纳米技术、表面改性等先进制备工艺的应用。
本文还讨论了锂离子电池隔膜研究面临的主要挑战和未来发展趋势，如提高隔膜的机械强度、热稳定性和离子透过性等。
通过综述锂离子电池隔膜的研究进展，本文旨在为相关领域的研究人员提供全面的参考和借鉴，促进锂离子电池技术的不断创新和发展，为推动可持续能源利用和环境保护做出贡献。
锂离子电池隔膜是电池内部的一种关键组件，其主要功能是在正负极之间提供一个物理屏障，防止电池在工作过程中发生短路和燃爆。
隔膜还需要允许电解液中的离子通过，以保证电池的正常充放电过程。
隔膜的材料通常需要具备良好的化学稳定性、高的机械强度、优秀的热稳定性和低的离子电阻。
目前，商业化的锂离子电池隔膜主要由聚烯烃材料（如聚乙烯、聚丙烯）制成，这些材料在电解液中具有良好的化学稳定性。
一些先进的隔膜还采用了多层结构、纳米涂层、陶瓷涂覆等技术，以提高其性能。
隔膜的性能对锂离子电池的性能有重要影响。
理想的隔膜应该具有高的孔隙率、合适的孔径和孔径分布，以提供足够的离子通道。
同时，隔膜的厚度、机械强度、热稳定性等也需要与电池的其他组件相匹配，以保证电池的安全性和长寿命。
近年来，随着锂离子电池在电动汽车、储能系统等领域的大规模应用，对隔膜的性能要求也越来越高。
锂离子电池技术的发展现状与前景随着科技的快速发展，人们对能源的需求也越来越高，同时环保意识也越来越强。
因此，对于替代传统化石能源的新型能源的需求也越来越迫切。
锂离子电池因其体积小，重量轻，使用寿命长，环保等优点而备受关注。
本文将从锂离子电池的技术发展现状和未来发展前景两方面展开探讨。
一、锂离子电池技术发展现状1. 锂离子电池的基本原理锂离子电池是一种将锂离子嵌入和从电极材料中取出的可充电电池。
其基本结构包括正极、负极、隔膜和电解质。
当充电时，锂离子从正极材料中取出并通过电解质传递到负极材料中，放电时则相反。
随着锂离子电池的使用寿命延长和容量增加，锂电池已被广泛应用于电动汽车、智能手机、笔记本电脑等领域。
2. 锂离子电池的技术发展历程早在20世纪80年代，锂离子电池就已经开始研究了。
1991年，索尼推出了第一款商用锂离子电池，被广泛应用于便携式电子产品。
随着技术的不断创新和进步，锂离子电池的能量密度逐渐提高，使用寿命大大延长，环保性也得到了很大的改善。
目前，锂离子电池技术已经逐渐成熟，许多企业已经开始投入大量资金进入相应的研究和开发。
3. 锂离子电池的应用领域目前，锂离子电池已经广泛应用于各个领域，如电动汽车、智能手机、笔记本电脑等。
其中，电动汽车市场是锂离子电池应用的一大重点领域。
随着国家政策的不断扶持和落地，电动汽车市场发展迅猛，锂离子电池也将会随之大幅提升。
二、锂离子电池技术发展前景1. 锂离子电池市场前景分析从市场需求和政策支持来看，锂离子电池市场前景非常广阔。
政策层面上，国家加大了对新能源汽车的支持力度，如“新能源汽车推广应用财政补贴资金管理办法”等文件的出台，给了新能源汽车和锂离子电池更多的发展机会。
同时，人们对绿色环保的需求也越来越高，青睐使用绿色、可再生能源的产品，因此锂离子电池的市场需求将会持续增长。
2. 锂离子电池技术发展趋势未来，锂离子电池的技术将会朝着更高的性能、更长的使用寿命、更安全的方向发展。
我国锂电池隔膜行业发展现状以及市场竞争格局一、隔膜行业发展现状锂电池隔膜是锂电池生产的四大主要材料之一，其主要起到隔离正负极、能让电解质离子自由通过形成充放电回路、在锂电池过充或者温度过高时，通过闭孔功能防止短路等作用，据测算其在三元电池中的成本占到6%左右。
而决定锂电池隔膜性能的指标主要包括厚度、透气率、浸润度、化学稳定性、孔径、穿刺强度、热稳定性、热关闭温度和孔隙率等。
生产锂电池隔膜的主流方法是熔融拉伸法（干法）和热相分离法（湿法）两种，干法制得的隔膜较厚，纵向拉伸强度低，且对于产品孔隙率以及孔径的一致性控制较难；湿法制成的隔膜拥有均匀的孔径以及孔隙率，且产品厚度更薄，横向和纵向拉伸强度也较高，更适合高能量密度的锂电池。
目前隔膜的市场需求主要由3个部分组成，首先是消费类3C电子产品，其次是储能市场以及电动车市场。
现阶段隔膜市场发展的主要动力来源于电动车销量增加以及对应的动力电池需求量快速增长，2019年我国隔膜行业市场规模达到129亿元，其中湿法产能占到90%以上。
我国的隔膜行业市场规模在2017年迎来了一轮高潮，主要原因是新能源电动车补贴政策利好整个电池生产业，而充电桩等基础设施的加速建设也对隔膜市场规模的扩张起到了带动作用。
2018-2019年由于企业产能扩张导致局部产能过剩，特别是部分早期产能被淘汰导致市场规模有所下降。
二、市场竞争格局目前市场上主流的湿法隔膜生产产品的热稳定性不足导致行业的先期投入成本较高，而要想达到下游需求则必须有一定的技术和经验积累，不同厂家会将生产工艺注入到设备订购环节，使得设备偏定制化，因而即使是采购同一家设备厂的设备，生产的隔膜产品的品质、成本因工艺水平差异较大。
湿法隔膜一直在往轻薄化迭代，越轻薄的产品技术难度更高。
目前在干法领域市场竞争格局基本稳定，生产技术已经成熟且新进入的产能少之又少，星源材质和沧州明珠是国内少数大规模采用干法生产的隔膜企业，其在干法隔膜的市场占有率分别为28%与22%。
聚酰亚胺锂离子电池隔膜的制备及其性能研究聚酰亚胺锂离子电池隔膜的制备及其性能研究随着电动汽车、可穿戴设备和手机等电子产品的迅速发展，对于高性能锂离子电池的需求也日益增长。
而作为锂离子电池的重要组成部分之一，隔膜在保证电池安全性和提高电池性能方面起着重要作用。
本文将探讨聚酰亚胺隔膜的制备方法以及其在锂离子电池中的应用性能。
首先，我们将介绍聚酰亚胺隔膜的制备方法。
聚酰亚胺是一种高分子材料，具有优异的热稳定性和化学稳定性，因此被广泛用于锂离子电池隔膜的制备。
其合成主要通过在反应体系中引入两种或多种含酰亚胺基团的化合物进行缩聚反应来实现。
一般常用的原料包括多酰氯、二胺和二酸等，反应条件包括溶剂、反应时间和温度等。
根据实际需要，可以通过改变原料种类、比例和反应条件等方式来调控聚酰亚胺的结构和性能。
接下来，我们将讨论聚酰亚胺隔膜在锂离子电池中的应用性能。
聚酰亚胺隔膜具有较高的热稳定性和较低的热收缩率，因此可以有效阻止电池发生热失控以及延缓电池退化。
同时，聚酰亚胺隔膜还具有较高的离子导电性和较好的机械性能，能够提高电池的功率密度和循环寿命。
此外，由于聚酰亚胺材料本身的化学稳定性较好，可以减少锂离子电池在高温、高压等极端环境下的安全风险。
在最后部分，我们将介绍目前聚酰亚胺隔膜在锂离子电池领域的发展和挑战。
虽然聚酰亚胺隔膜具有很多优异的性能，但仍然面临一些问题。
例如，制备成本较高、膜层厚度较大、对湿度敏感等。
因此，未来的研究需要关注如何降低制备成本、提高膜层的导电性和机械性能，以及增强材料对湿度等外界条件的适应性。
总而言之，聚酰亚胺隔膜作为一种高性能锂离子电池隔膜材料，其制备方法和性能研究具有重要的现实意义和研究价值。
未来的研究应该致力于解决聚酰亚胺隔膜在制备成本、性能改进和适应性方面的挑战，以进一步推动锂离子电池技术的发展综上所述，聚酰亚胺隔膜在锂离子电池中具有广阔的应用前景。
其具备热稳定性、热收缩率低、离子导电性和机械性能优异等特点，能够提高电池的安全性、功率密度和循环寿命。
锂离子电池隔膜现状及发展趋势摘要：随着科技的进步，锂离子电池技术和相关材料也得到迅速发展，提高了锂离子电池的性能，扩大了锂离子电池的应用范围，特别是在混合动力公交车、电动汽车、航空航天、人造卫星和储能等领域得到普遍应用。
随着社会生产和人们生活对锂离子电池需求量的日益增大，其锂离子电池核心组成部分之一的隔膜要求也越来越高。
开发高性能、低成本电池隔膜始终是锂离子电池领域的重要研究方向之一。
关键词：锂离子电池隔膜；研究现状；发展趋势1.锂离子电池隔膜性能要求隔膜在锂离子电池中的主要作用为隔离正负电极，防止电池内部短路；并提供锂离子迁移的良好通道，保证电化学反应顺利进行。
因此作为锂离子电池的“第三电极”，决定了电池的界面结构、电解质的保持性和电池的内阻等，进而影响电池的容量、循环性能、充放电效率及安全性等关键特性，其应具备如下性能要求。
1.1锂离子透过性隔膜的离子透过性受到孔径、孔径分布、孔隙率、孔曲折度等结构因素的综合影响。
目前商品化的锂离子电池隔膜孔径一般在0．03～0．05或0．09～0．12，最大孔径和平均孔径差应低于0.01，孔隙率为40%～50%。
1.2机械强度隔膜应具备良好的抗张强度和抗刺穿强度，防止电池在长期充放电循环运行中其强度衰减以及电极材料在电池内部形成枝晶，保证其良好的结构稳定性和安全性。
1.3热稳定性锂离子电池在充放电过程中产生热量，尤其是短路或过充电时，会有大量热量释放，所以要求在－20℃～90℃，隔膜能够保持良好的机械强度和尺寸稳定性，起到隔离正负极防止短路的作用。
1.4电解液润湿性为降低内阻，增大离子导电性，提高电池的充放电性能和容量，要求隔膜与电解液之间有良好的亲和性，即隔膜能被电解液充分且快速浸润。
1.锂离子电池隔膜研究现状2.1聚合物锂离子电池隔膜制备技术近年来以加工性能、质量、材料价格、安全等方面独特优势兴起的聚合物锂离子电池，要求隔膜具有很好的吸液性能。
较早的聚合物电解质隔膜是由美国Belleore公司1994年研制的由聚偏氟乙烯（PVDF）/六氟丙烯（HFP）的共聚物制成的多孔膜，基本制备方法是以（PVDF-HFP）共聚物与一定比例的增塑剂共溶于有机溶剂中制成膜后，再用有机溶剂将该增塑剂抽提出来制成具有一定微孔结构的膜，然后浸取电解质溶液，其吸附电解液后，具有较高的电导率和良好的机械性能，但没能规模化生产。
锂电池隔膜行业现状与发展趋势探讨摘要：随着近年来移动设备和电动行业和储能行业的不断发展，全球范围内对于锂电池的需求量也在不断增加，这也直接带动了我国锂电池产业和锂电池隔膜产业的不断发展。
这一背景下相关工作人员都在不断对新型技术进行研究，并在不断学习世界范围内新型的锂电池隔膜生产技术，通过将现有的油膜生产环境进行优化，能够有助于提高我国的隔膜生产质量，使我国隔膜生产能够与国际环境发展相接轨，形成我国锂电池隔膜行业的自主生产环境，对于我国的经济发展以及电池行业发展起到有效的促进作用。
关键词：锂电池隔膜；发展状况；电池行业；发展分析隔膜对于锂电池的生产来说极为重要，通常也被称为电池隔膜、隔膜纸和离子分离膜等，这是新能源汽车产业链中极为关键的一项技术。
锂电池隔膜的生产对于我国的现代化新能源汽车和诸多电力行业发展来说极为重要，是锂电池生产中十分关键的一个内层组件，会对锂电池的整体质量以及循环性能产生直接影响。
性能优异的隔膜不仅能够在预防正负离子短路的基础上保障锂离子的传导，在过度充电以及温度过高时还具有高温自闭性，能通过这种方式能够有效预防电流出现异常传导而引发爆炸的情况，并且良好的优质隔膜还需要具备耐性好和无毒等优势，对于我国的现代化电力行业发展起到促进作用。
1.隔膜的生产需求隔膜在安全性和通过性上具有极高的要求，在现代隔膜生产过程中最重要的一项内容则是为电池提供安全保障隔膜需要具备极好的绝缘性，避免正负极接触短路或者被其他外界物质物质出现穿刺进而引发短路的情况，所以隔膜在生产过程中，不仅需要具备相应的强度还需要具备一定的拉伸性能，并且不容易撕裂，在突发高温的状况下，能够保持自身尺寸的稳定性，不会由于浓缩导致大面积电池出现短路和热失控的情况。
除此之外，隔膜还需要能够给锂电池提供充放电的功能以及倍率性能的微控通道规模，需要具备较多的孔隙率，并且孔隙特征需要对电池锂离子的迁移产生制约，而在参数上的体现则是电池的电导率。
纯电动车用锂离子电池发展现状与研究进展一、概述随着能源和环境问题的日益突出，纯电动车作为一种清洁、高效的交通工具受到了广泛关注。
锂离子电池作为纯电动车的核心能源储存装置，在电动汽车的发展中起着至关重要的作用。
本文将探讨纯电动车用锂离子电池的发展现状与研究进展。
锂离子电池在电动汽车中的应用经历了三代技术的发展。
第一代是以钴酸锂为正极材料的电池，第二代则是以锰酸锂和磷酸铁锂为正极材料的电池，而第三代则是以三元材料为正极的电池。
随着正负极材料向着更高克容量的方向发展和安全性技术的日渐成熟，更高能量密度的电芯技术正在从实验室走向产业化。
从产学研结合的角度来看，动力电池行业在正负极材料、电池设计和生产工艺等方面取得了许多最新动态和科学研究的前沿成果。
这些成果为锂离子电池在电动汽车中的应用提供了技术支持，同时也为解决电池安全性、寿命和成本等问题提供了新的思路和方法。
市场需求与政策导向也是推动锂离子电池在电动汽车中应用的重要因素。
随着电动汽车市场的不断扩大，对锂离子电池的需求也在不断增加。
同时，政府对电动汽车的补贴和支持政策也为锂离子电池的发展提供了有利条件。
纯电动车用锂离子电池的发展现状与研究进展是一个多方面、多层次的问题。
通过不断的技术创新和产业升级，锂离子电池有望在未来的电动汽车市场中发挥更加重要的作用。
1. 纯电动车与锂离子电池的关联锂离子电池作为电动汽车最重要的动力源，与纯电动车的发展密切相关。
随着科技的进步和创新，锂离子电池技术经历了三代发展：第一代以钴酸锂正极材料为主，第二代包括锰酸锂和磷酸铁锂，而第三代则是三元技术。
这些技术的发展使得锂离子电池在能量密度、安全性和成本等方面不断改进，从而推动了纯电动车的市场化和普及化。
锂离子电池的高能量密度使其成为纯电动车的理想选择。
相比于传统的铅酸电池和镍氢电池，锂离子电池能够存储更多的电能，从而延长了纯电动车的行驶里程。
这使得纯电动车能够满足日常出行需求，减少了对传统燃油车的依赖。
锂离子电池隔膜的国产化现状与发展趋势锂离子电池是目前应用最广泛的一种电池，其性能优越、寿命长、自放电小等特点使其成为电动车、移动通信设备等领域首选的能源储存装置。
而隔膜作为锂离子电池的重要组成部分，对电池的性能和安全性起着至关重要的作用。
因此，锂离子电池隔膜的国产化一直是国内电池产业关注的焦点。
国内锂离子电池隔膜行业起步较晚，长期以来依赖进口，导致整个锂离子电池产业链不够完整，缺乏自主可控的关键技术。
然而，随着国内锂离子电池需求的增加以及国家对新能源汽车发展的支持政策，国内隔膜产业逐渐兴起。
目前国内隔膜生产企业数量增加，技术不断进步，国产化进程正在逐步推进。
国内锂离子电池隔膜的发展趋势主要体现在以下几个方面：1.技术的不断研发创新。
国内企业不断加大对锂离子电池隔膜技术的研发投入，力求提高隔膜的电导率、热稳定性和安全性能。
同时，国内企业还在隔膜材料的研发上做出了很多努力，针对高温、低温环境的要求，研发出了一系列适应不同环境的隔膜产品。
2.提高国产隔膜的品质。
在国产化进程中，锂离子电池隔膜的品质是关键。
国内企业通过引进国外先进的生产设备和技术，提高了生产工艺和质量控制水平，逐步缩小与国外大厂的差距。
3.科研院校的参与。
一些著名的科研院校和研究所也参与到锂离子电池隔膜的研发中来，提供了技术支持和创新方案。
院校与企业不断的合作，共同推动了锂离子电池隔膜产业的发展。
4.政策的支持。
国家对新能源产业发展给予了重要支持，相关政策鼓励本土企业在隔膜领域进行技术创新和产业化。
政策的支持将为国产锂离子电池隔膜产业带来更多的机遇和市场空间。
总之，国产锂离子电池隔膜在技术研发、品质提升等方面取得了可喜的进展。
未来，随着新能源产业的快速发展和国家对锂离子电池隔膜产业的支持，国产隔膜的市场占有率将会逐渐提升。
同时，国内企业还需要进一步加强技术研发和创新能力，提高产品的竞争力，以满足市场对高性能、高安全性的隔膜的需求，加速锂离子电池隔膜的国产化进程。
作者简介:伊廷锋(1979-),男,山东人,哈尔滨工业大学应用化学系博士生,研究方向:化学电源;胡信国(1939-),男,浙江人,哈尔滨工业大学应用化学系教授,博士生导师,研究方向:电化学;高 昆(1977-),男,黑龙江人,哈尔滨工业大学应用化学系博士生,研究方向:化学电源。
锂离子电池隔膜的研究和发展现状伊廷锋,胡信国,高 昆(哈尔滨工业大学应用化学系,黑龙江哈尔滨 150001)摘要:综述了锂离子电池隔膜制备方法的研究进展。
重点介绍了锂离子电池隔膜的结构、性能及其对电池性能的影响,展望了锂离子电池隔膜的改进方向及其发展前景。
隔膜的发展趋势是较高的孔隙率和抗撕裂强度、较低的内阻和良好的弹性。
关键词:锂离子电池; 隔膜; 制备方法; 结构与性能中图分类号:TM91219 文献标识码:A 文章编号:1001-1579(2005)06-0468-03R esearch and development status of separators for Li 2ion batteriesYI Ting 2feng ,HU Xin 2guo ,GAO Kun(Depart ment of A pplied Chemist ry ,Harbin Institute of Technology ,Harbin ,Heilongjiang 150001,China )Abstract :The research progress in the preparation methods of the separators for Li 2ion batteries was summarized 1The structureand performance of the separators for Li 2ion batteries were introduced 1Its effect on the performance of the battery was presented 1The improve direction and future development of the separators for Li 2ion batteries were prospected 1The development trend of separators was high porosity and tearing strength ,low inner resistance and good elasticity 1K ey w ords :Li 2ion battery ; separator ; preparation method ; structure and performance 隔膜是锂离子电池重要的组成部分[1-2],其性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环性能等特性。
性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
1 制备方法锂离子电池隔膜的材料主要为多孔性聚烯烃,其制备方法主要有:①湿法,即相分离法;②干法,即拉伸致孔法。
不管采用哪种方法,目的都希望增加隔膜的孔隙率和强度。
111 湿法湿法[3]是将液态的烃或一些小分子物质与聚烯烃树脂混合,加热熔融后,形成均匀的混合物,挥发溶剂,进行相分离,再压制得到膜片;将膜片加热至接近结晶熔点,保温一定时间,用易挥发物质洗脱残留的溶剂,加入无机增塑剂粉末使之形成薄膜,进一步用溶剂洗脱无机增塑剂,最后将其挤压成片。
这种方法制备的隔膜,可以通过在凝胶固化过程中控制溶液的组成和溶剂的挥发,改变其性能和结构。
采用的原料一般是聚乙烯(PE )。
湿法可以较好地控制孔径及孔隙率,但是使用溶剂后,可能产生污染,也将提高成本。
112 干法干法[4]是将聚烯烃树脂熔融,挤压、吹制成结晶性高分子薄膜,经过结晶化热处理、退火后,得到高度取向的多层结构,在高温下进一步拉伸,将结晶界面进行剥离,形成多孔结构,可以增加隔膜的孔径。
多孔结构与聚合物的结晶性、取向性有关。
表1列出了锂离子电池隔膜的主要制备方法及其组成。
表1 锂离子电池隔膜的主要制备方法及其组成T able 1 Preparation methods and components of separators forLi 2ion batteries制备方法组成膜结构商标制造商文献湿法PE 单层Setela TMTonen [5-6]湿法PE 单层Mitsui Chemical[7]湿法PE 单层Teklon TM Entek Membranes [8]干法PP ,PE 单层Celgard TM Celgard LLC [9]干法PP/PE/PP多层Celgard TMCelgard LLC[9] M 1Xu 等[10]采用干法双轴拉伸技术,制备了亚微米级孔径的微孔聚丙烯(PP )隔膜,其微孔具有好的机械性能和渗透性第35卷 第6期2005年 12月电 池BA TTER Y BIMON THL Y Vol 135,No 16Dec 1,2005能,平均孔隙率为30%～40%,平均孔径为0105μm。
相对于单轴拉伸技术,采用双轴拉伸制作的隔膜微孔外形基本上是圆形的,具有更好的渗透性和机械性能,孔径更加均匀[11]。
T1H1Yu[12]介绍了制膜的另一种拉伸工艺,拉伸是在很低的温度下,如-198～-70℃下,然后在低于聚合物熔化温度的条件下热固定,再在聚合物熔化温度下,以10%/min的速度拉伸,制得微孔膜。
熔融挤出—拉伸—热定型法的工艺较简单,且无污染,是锂离子电池隔膜制备的常用方法。
该方法存在孔径及孔隙率较难控制等缺点。
多层隔膜结合了PE和PP的优点。
Cel2 gard公司[9]主要生产PP/PE双层和PP/PE/PP三层隔膜。
Nitto Denko公司[13]采用干燥拉伸法,从PP/PE双层隔膜中提取了单层隔膜,它具有PP和PE的微孔结构;在PE熔点附近,其阻抗增加,在PP熔点以下仍具有很高的阻抗。
DSM S olutech 公司[14]采用双轴拉伸法,以超高相对分子质量聚乙烯(U HMWPE)为原料生产的S olupur TM隔膜,具有好的电化学性能,平均面密度为7～16g/m2,平均孔径为1～2μm,平均孔隙率为80%～90%。
F1G1B1Ooms等[15]研究发现:S olupur材料具有低曲率、高强度和较好的可湿性。
PE和PP隔膜对电解质的亲和性较差,对此,许多学者进行了大量的改性工作[16],如在PE、PP微孔膜的表面接枝亲水性单体或改变电解质中的有机溶剂等。
I1Kuribayashi[17]发现,纤维素复合膜材料具有好的锂离子传导性及力学强度,可作为锂离子电池隔膜材料,在高温下不会发生熔化。
2 主要性能电池的性能取决于隔膜以及其他材料的整体性能,电池的设计要求不同,对隔膜的要求也不同。
隔膜的主要性能包括透气率[18]、孔径大小及分布[19]、孔隙率[20]、力学性能[21]、热性能及自动关闭机理[22]和电导率[23]等。
透气率是透气膜重要的物化指标,由膜的孔径分布、孔隙率等决定,常采用Gurley方法[24]表征。
孔隙率和孔径的大小及分布与微孔膜的制备方法有关,一般商用隔膜的孔径及孔隙率见表2。
表2 锂离子电池隔膜的一般要求[25]T able2 G eneral requirements for the separator of Li2ion battery 参数要求参数要求厚度/μm<25刺穿强度/g・μm-1>300电化学阻抗/Ω・cm2<2混合渗透强度/N・μm-1>100Gurley值/s・μm-1≈1抗拉强度619MPa压力下偏移量<2%孔径/μm<1自闭温度/℃≈130孔隙率/%≈40高温完整性/℃>150电化学稳定性在电池中长时间稳定 有些商用隔膜,孔隙率低于30%,也有的隔膜孔隙率较高,可达60%左右。
当温度接近聚合物熔点时,多孔的离子传导聚合物膜变成了无孔的绝缘层,微孔闭合而产生自关闭现象。
这时,阻抗明显上升,通过电池的电流受到限制,可防止由于过热而引起的爆炸等现象。
大多数聚烯烃隔膜由于熔化温度低于200℃,如PE隔膜的自闭温度为130～140℃,PP隔膜的自闭温度为170℃左右。
当然,在某些情况下,即使已经“自闭”,电池的温度也可能继续升高,因此要求隔膜耐更高的温度,具有足够高的强度。
TMA(Thermal mechanical analysis)技术是测量高温时隔膜完整性的方法,它可测出隔膜形状随温度的变化。
Celgard 2400(PP)和Celgard2325(PP/PE/PP)隔膜的热机制分析(TMA)曲线数据见表3[25]。
表3 Celgard隔膜TMA数据/℃T able3 TMA data of Celgard separators隔膜收缩温度变形温度破裂温度Celgard2400121156183Celgard2325106135,154192 近年来发展的PP与PE夹层膜[12],由于具有较低的自闭温度(80～120℃),又保持了一定的强度,其安全性比只用单层膜要好。
复合多层隔膜已经成为目前研究开发的热点。
3 改进隔膜的制造技术和工艺的发展,是影响锂离子电池性能的重要因素,按不同的要求,将能设计出不同的隔膜。
表4为隔膜的改进方向[26]。
表4 隔膜的改进方向T able4 Reformative direction of separator 要求性能改进技术对电池性能的影响强度高(薄化)采用相对分子质量大的聚合物;利用成形技术控制结晶性、结构机械强度容量高;防止短路;提高加工性离子透过性高(阻抗低)利用成形技术控制孔的形状、直径和孔隙率等提高大电流充放电性能;改进循环性能电流遮断性按要求的不同,采用不同的聚合物或熔融点不同的聚合物复合材料提高电池的安全性 目前,隔膜发展的趋势是要有较高的孔隙率、较低的电阻、较高的抗撕裂强度、较好的抗酸碱能力和良好的弹性。
4 结束语综上所述,目前隔膜的主要材料为多孔性聚烯烃,隔膜的性能直接影响到电池的性能;多层隔膜具有一定的强度和较低的自关闭温度,适合作为锂离子电池隔膜。
我国目前每年自行生产的锂离子电池(不包括进口电芯的及外资企业生产的)约3000万只,所需隔膜全部依靠进口;随着锂离子电池的应用范围进一步扩大,隔膜的需求量将会进一步增加[27]。
在我国,锂离子电池的发展迅速,市场容量较大。
随着聚合物改性、合成技术和生产工艺的不断进步,必将有更新的实验技术来改进隔膜的性能,锂离子电池性能也将飞速发展。
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