新型锂电池隔膜材料和隔膜发展趋势

来源：存能电气  日期：2019-07-01 14:31  浏览量：次

　　新型锂电池隔膜材料和隔膜发展趋势。根据不同的物理、化学特性，锂电池隔膜材料可以分为：织造膜、非织造膜、微孔膜、复合膜、隔膜纸、碾压膜等几类。高孔隙率、高热阻、高熔点、高强度、对电解液具有良好浸润性是今后锂电池隔膜材料的发展方向。

　　铁锂电池隔膜材料发展趋势

　　国内铁锂电池隔膜企业起步较晚，但专利成果产出多于大专院校或科研院所。锂电池隔膜材料种类将朝着多元化的方向发展，不仅仅局限于聚乙烯和聚丙烯类。隔膜结构形态调控正在研发中，但目前要克服生产率低，成本高的劣势。未来隔膜材料复合化也是性能提升的重要手段。

　　隔膜材料种类多元化、复合化和结构形态调控是发展趋势

　　通过专利统计分析可以发现，虽然已经产业化的锂电池隔膜材料多为聚乙烯和聚丙烯类，但是一些性能更加优异的聚合物材料也逐渐在实验室中研发出来，如偏氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺(PI)、芳纶和纤维素等，隔膜材料的种类会朝着多元化的方向发展。

　　目前的研究工作已经聚焦在静电纺丝法，其特点是改变纺丝条件可对隔膜的形貌和孔隙率进行调控，从而获得更小的孔尺寸、更高的孔隙率和内部互通的开孔结构，这都有利于提高离子迁移率。可是此方法的缺点是生产效率低，成本高。但针对锂电池隔膜的结构形态调控还会不断优化进步。

　　另外，复合化也是铁锂电池隔膜材料性能提升的一个重要手段，单一的隔膜材料可能热稳定性差，机械强度不高，但是通过多层复合或添加无机颗粒都能改善这些性能的不足，还可以针对隔膜材料表面改性提高吸液率，降低内阻。

　　新型锂电池隔膜材料有哪些?

　　材料一：PMIA

　　PMIA是一种芳香族聚酰胺，在其骨架上有元苯酰胺型支链，具有高达400℃的热阻，由于其阻燃性能高，应用此材料的隔膜能提高锂电池的安全性能。此外，由于羰基基团的极性相对较高，使得隔膜在电解液中具有较高的润湿性，从而提高了隔膜的电化学性质。使其具备商业化的前景。

　　材料二：PET

　　聚对苯二甲酸乙二酯(PET)是一种机械性能、热力学性能、电绝缘性能均优异的材料。PET类隔膜最具代表性的产品是德国Degussa公司开发的以PET隔膜为基底，陶瓷颗粒涂覆的复合膜，其表现出优异的耐热性能，闭孔温度高达220℃。

　　静电纺丝PET隔膜熔点远高于PE膜，为255℃，最大拉伸强度为12Mpa，孔隙率达到89%，吸液率达到500%，远高于市场上的Celgard隔膜，离子电导率达到2.27×10-3Scm-1，且循环性能也较Celgard隔膜优异，电池循环50圈后PET隔膜多孔纤维结构依然保持稳定。

　　材料三：PBO

　　新型高分子材料PBO是一种具有优异力学性能、热稳定性、阻燃性的有机纤维。其基体是一种线性链状结构聚合物，在650℃以下不分解，具有超高强度和模量，是理想的耐热和耐冲击纤维材料。

　　由于PBO纤维表面极为光滑，物理化学惰性极强，因此纤维形貌较难改变。PBO纤维只溶于100%的浓硫酸、甲基磺酸、氟磺酸等，经过强酸刻蚀后的PBO纤维上的原纤会从主干上剥离脱落的，形成分丝形貌，提高了比表面积和界面粘结强度。

　　材料四：PI

　　聚酰亚胺(PI)同样是综合性能良好的聚合物之一，具有优异的热稳定性、较高的孔隙率，和较好的耐高温性能，可以在-200~300℃下长期使用。由于PI极性强，对电解液润湿性好，所制造的隔膜表现出极佳的吸液率。静电纺丝制造的PI隔膜相比于Celgard隔膜具有较低的阻抗和较高的倍率性能，0.2C充放电100圈后容量保持率依然为100%。

　　以上就是新型锂电池隔膜材料和隔膜发展趋势，锂电池隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。