锂离子电池隔膜材料的研究进展

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）。

锂离子电池负极材料的研究进展摘要：当前全球范围内的石油和其他传统能源越来越稀缺，迫切需要有效开发和利用可再生能源，例如太阳能、风能和潮汐能。

但是，这些新能源供应不稳定且持续不断，因此需要先转换成电能再输出，这促进了可充电电池的研究。

传统的铅酸电池，镍镉电池和镍氢电池存在使用寿命短、能量密度低和环境污染等问题，极大地限制了它们的大规模应用。

当前，电池行业的首要任务是找到可替代传统铅酸电池和镍镉电池的可充电电池，迫切需要开发无毒、无污染的电极材料和电池隔膜以及无污染的电池。

与传统的二次化学电池相比，锂离子电池由于其吸引人的特性已经在电子产品中占主导地位，显示出广阔的发展前景。

关键词：锂离子电池；负极材料；研究进展引言国际能源结构正从传统化石能源的主导地位逐渐转变为低碳、清洁和安全的能源，以二次电池为代表的电化学储能技术已成为最有前途的储能技术之一。

锂离子电池因其比能量高、工作电压高、循环寿命长和体积小等特点得到了广泛关注。

锂离子电池主体由正极、隔膜、负极、封装壳体四部分组成，就提高电池的比能量而言，提高负极的性能相对于改进正极、隔膜、封装壳体更为容易。

负极又包括了电流集流体(通常是铜箔)、导电剂(通常是乙炔黑)、粘结剂(通常是聚偏氟乙烯)和具有与锂离子可逆反应的活性材料。

电极的性能几乎取决于活性材料的性能。

１嵌入型负极材料嵌入型负极材料嵌入机制可以描述为，材料结构中可以容纳一定的外来的锂离子，相变形成新的含锂的化合物，并且能在随后的充放电过程中脱出外来的锂离子，恢复到先前的原始结构。

嵌入型负极材料，包括已经商业化锂离子电池负极材料石墨、非石墨化的碳材料（如石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维）、ＴｉＯ２以及钛酸锂等。

其中碳质材料的优点包括良好的工作电压平台，安全性好以及成本低等。

但是也存在一些问题，如高电压滞后、高不可逆容量的缺点。

钛酸盐负极材料具有优异的安全性、成本低、长循环寿命的优点，但能量密度低。

石墨作为层状碳材料，是首先被商业化和人们所熟知的ＬＩＢ负极材料，也是最成功的嵌入型负极材料，锂离子嵌入后可生成层状ＬｉＣ６，其放电平台在０．２Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ＋／Ｌｉ）以下，有优异的嵌／脱锂动力学性能，是比较完美的ＬＩＢ负极材料。

聚偏氟乙烯（PVdF）锂电池隔膜改性研究进展作者：洪崇得翁景峥来源：《科学与财富》2017年第17期（福建师范大学材料科学与工程学院福建福州 350007）摘要：针对动力锂离子电池对隔膜的要求，综述了三种聚偏氟乙烯（PVdF）隔膜材料的改性研究。

可以通过掺杂无机材料提高聚合物隔膜热稳定性；通过掺杂有机材料提升聚合物隔膜的电导率、电化学性能以及力学性能。

通过复合膜制备将不同复合材料协同优势发挥到最大化，弥补了聚偏氟乙烯（PVdF）隔膜的缺陷，制备出性能优异的锂电池隔膜。

关键词：聚偏氟乙烯；锂电池隔膜；改性前言：随着能源存储设备的高速发展，锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命受到广泛关注。

在锂离子电池系统中，隔膜起到至关重要的作用，在隔绝正负极的同时允许锂离子通过，其性能对于电池的充放电性能及安全性能有直接影响。

由于隔膜本体电阻较大，对电解液的浸润性差，导致锂离子电池的离子电导率较低。

因此，开发高性能隔膜对电池性能的改善具有积极的作用。

为了改善隔膜对电解液的浸润性并提高离子电导率，聚偏氟乙烯（PVdF）具有化学稳定性好、介电常数高、疏水性好等优点，比较适宜作锂离子电池隔膜材料。

1.掺杂无机材料无机材料具有的两大优势：一、无机颗粒高温无尺寸收缩对有机隔膜热稳定性的增强；二、许多无机材料具有的吸附、中和等功能，对聚合物隔膜只能用作物理阻断的功能进行拓展。

刘文婷等[1]通过溶剂热法制备石榴石型快锂离子导体锆酸镧锂（LLZO），分别以不同比例掺入PVdF溶液中，通过静电纺丝法制备出掺LLZO的 PVdF-LLZO复合隔膜；其次，利用磁控溅射镀膜技术在上述6% LLZO隔膜两侧沉积AlF3 纳米颗粒.陈爱雨等[2]研究了添加有机溶剂PEG400和无机纳米材料Ti02对膜的结构和性能的影响，得出综合改性后制备的膜材料性能优异，SEM表明膜的孔结构完整且分布均匀，多孔膜吸液率达345%，离子电导率达5.2mS/cm，电池测试表明综合改性的膜材料装配的电池充放电平台稳定，循环性能优异。

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。

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。

广东化工2019年第10期·100·第46卷总第396期锂离子电池水性PVDF涂覆隔膜研究进展安亚强，张汉鸿，吴春丹，杨禹，徐雅斌(辽源鸿图锂电隔膜科技股份有限公司技术开发部，吉林辽源136200)Advance in Water-based PVDF Coating Separator for Lithium-ion BatteryAn Yaqiang,Zhang Hanhong,Wu Chundan,Yang Yu,Xu Yabin(Technical Development Department,LiaoYuan Hongtu Lithium-ion Battery Separator Technologry Co.,Ltd.,Liaoyuan136200,China)Abstract:PVDF material has the characteristics of chemical corrosion resistance,good heat resistance and mechanical properties;it can be used as coating material for lithium-ion battery separator.This paper introduces the preparation method of a water-based PVDF coating slurry and the microstructure,heat-resisting shrinkage,mechanical strength and other properties of the membrane of the coated lithium ion battery.Keywords:PVDF；coating；Lithium-ion battery；separator1概述目前在提高电池隔膜性能方面的发展研究主要是改善隔膜表面性质，改善隔膜表面性质主要的研究方向是对隔膜进行涂布处理。

锂离子电池与钠离子电池隔膜研究锂离子电池与钠离子电池是目前最常见的可充电电池类型之一、它们都使用离子在正负极之间移动来释放或存储电能。

然而，锂离子电池相对较昂贵，而钠离子电池则基本可以替代锂离子电池，因为钠资源更为广泛且便宜。

因此，对锂离子电池和钠离子电池中的隔膜进行研究是非常重要的。

隔膜是电池中的一部分，它位于正负极之间，以阻止正负极之间的直接接触。

同时，隔膜还能允许离子通过，以完成电池的充放电过程。

在电池中，隔膜的优质与否对电池性能有着重要的影响。

首先，隔膜必须具有较高的离子传导性，以确保电池充放电过程中离子的有效传输。

同时，隔膜还必须具有较好的电化学稳定性，以防止电解液中的化学反应对隔膜造成危害。

此外，隔膜还会影响电池的安全性能。

当电池发生过充或过放时，隔膜必须具有较好的阻挡性，以防止正负极之间发生直接短路。

钠离子电池的隔膜研究相对较少，主要是因为钠离子电池的商业应用还不如锂离子电池普及。

然而，随着锂离子电池需求的增加和锂资源的短缺，钠离子电池逐渐受到研究者的关注。

在隔膜研究中，有一些重要的参数需要考虑。

首先是隔膜的离子传导度。

钠离子的离子传导度比锂离子略差，因此需要寻找更优质的隔膜材料以提高其离子传导度。

研究人员已经开始研究使用新型材料，如钠聚合物、钠盐等，作为隔膜材料，以提高钠离子电池的性能。

其次，隔膜的机械强度也是研究重点之一、隔膜在电池中需要承受较大的压力和拉伸力，因此需要具备足够的机械强度以保持其完整性。

此外，隔膜还应具有耐化学腐蚀性，以承受电池中的电解液中的化学反应。

此外，隔膜的温度稳定性也是需要考虑的因素。

电池在高温和低温环境下都需要具有可靠的性能。

因此，隔膜必须能够在较宽的温度范围内保持其离子传导性和机械强度。

总的来说，锂离子电池与钠离子电池的隔膜研究具有重要意义。

优质的隔膜材料能够改善电池的性能和安全性。

对于钠离子电池而言，隔膜研究尤为重要，因为它是钠离子电池商业化的关键。