新型鋰電池隔膜材料和隔膜發展趨勢

來源：存能電氣  日期：2019-07-01 14:31  瀏覽量：次

　　新型鋰電池隔膜材料和隔膜發展趨勢。根據不同的物理、化學特性，鋰電池隔膜材料可以分為：織造膜、非織造膜、微孔膜、復合膜、隔膜紙、碾壓膜等幾類。高孔隙率、高熱阻、高熔點、高強度、對電解液具有良好浸潤性是今后鋰電池隔膜材料的發展方向。

　　鐵鋰電池隔膜材料發展趨勢

　　國內鐵鋰電池隔膜企業起步較晚，但專利成果產出多于大專院校或科研院所。鋰電池隔膜材料種類將朝著多元化的方向發展，不僅僅局限于聚乙烯和聚丙烯類。隔膜結構形態調控正在研發中，但目前要克服生產率低，成本高的劣勢。未來隔膜材料復合化也是性能提升的重要手段。

　　隔膜材料種類多元化、復合化和結構形態調控是發展趨勢

　　通過專利統計分析可以發現，雖然已經產業化的鋰電池隔膜材料多為聚乙烯和聚丙烯類，但是一些性能更加優異的聚合物材料也逐漸在實驗室中研發出來，如偏氟乙烯(PVDF)、聚酰亞胺(PI)、芳綸和纖維素等，隔膜材料的種類會朝著多元化的方向發展。

　　目前的研究工作已經聚焦在靜電紡絲法，其特點是改變紡絲條件可對隔膜的形貌和孔隙率進行調控，從而獲得更小的孔尺寸、更高的孔隙率和內部互通的開孔結構，這都有利于提高離子遷移率。可是此方法的缺點是生產效率低，成本高。但針對鋰電池隔膜的結構形態調控還會不斷優化進步。

　　另外，復合化也是鐵鋰電池隔膜材料性能提升的一個重要手段，單一的隔膜材料可能熱穩定性差，機械強度不高，但是通過多層復合或添加無機顆粒都能改善這些性能的不足，還可以針對隔膜材料表面改性提高吸液率，降低內阻。

　　新型鋰電池隔膜材料有哪些?

　　材料一：PMIA

　　PMIA是一種芳香族聚酰胺，在其骨架上有元苯酰胺型支鏈，具有高達400℃的熱阻，由于其阻燃性能高，應用此材料的隔膜能提高鋰電池的安全性能。此外，由于羰基基團的極性相對較高，使得隔膜在電解液中具有較高的潤濕性，從而提高了隔膜的電化學性質。使其具備商業化的前景。

　　材料二：PET

　　聚對苯二甲酸乙二酯(PET)是一種機械性能、熱力學性能、電絕緣性能均優異的材料。PET類隔膜最具代表性的產品是德國Degussa公司開發的以PET隔膜為基底，陶瓷顆粒涂覆的復合膜，其表現出優異的耐熱性能，閉孔溫度高達220℃。

　　靜電紡絲PET隔膜熔點遠高于PE膜，為255℃，最大拉伸強度為12Mpa，孔隙率達到89%，吸液率達到500%，遠高于市場上的Celgard隔膜，離子電導率達到2.27×10-3Scm-1，且循環性能也較Celgard隔膜優異，電池循環50圈后PET隔膜多孔纖維結構依然保持穩定。

　　材料三：PBO

　　新型高分子材料PBO是一種具有優異力學性能、熱穩定性、阻燃性的有機纖維。其基體是一種線性鏈狀結構聚合物，在650℃以下不分解，具有超高強度和模量，是理想的耐熱和耐沖擊纖維材料。

　　由于PBO纖維表面極為光滑，物理化學惰性極強，因此纖維形貌較難改變。PBO纖維只溶于100%的濃硫酸、甲基磺酸、氟磺酸等，經過強酸刻蝕后的PBO纖維上的原纖會從主干上剝離脫落的，形成分絲形貌，提高了比表面積和界面粘結強度。

　　材料四：PI

　　聚酰亞胺(PI)同樣是綜合性能良好的聚合物之一，具有優異的熱穩定性、較高的孔隙率，和較好的耐高溫性能，可以在-200~300℃下長期使用。由于PI極性強，對電解液潤濕性好，所制造的隔膜表現出極佳的吸液率。靜電紡絲制造的PI隔膜相比于Celgard隔膜具有較低的阻抗和較高的倍率性能，0.2C充放電100圈后容量保持率依然為100%。

　　以上就是新型鋰電池隔膜材料和隔膜發展趨勢，鋰電池隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環以及安全性能等特性，性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。