基本介紹
- 中文名：鋰離子電池隔膜
- 外文名：Lithium ion battery separator
- 關鍵點：隔膜是關鍵的內層組件之一
- 說明：具有足夠的力學性能
- 材料：高強度薄膜化的聚烯烴多孔膜
簡介,產品功能,特性,產品性能,分類,基體材料,構成,主要組成,塗碳鋁箔,塗碳影響,扶持政策,
簡介
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。 隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質離子通過的功能。隔膜材質是不導電的，其物理化學性質對電池的性能有很大的影響。電池的種類不同，採用的隔膜也不同。對於鋰電池系列，由於電解液為有機溶劑體系，因而需要有耐有機溶劑的隔膜材料，一般採用高強度薄膜化的聚烯烴多孔膜。
產品功能
鋰離子電池隔膜具有大量曲折貫通的微孔，能夠保證電解質離子自由通過形成充放電迴路;而在電池過度充電或者溫度升高時，隔膜通過閉孔功能將電池的正極和負極分開以防止其直接接觸而短路，達到阻隔電流傳導，防止電池過熱甚至爆炸的作用。
特性
鋰電池隔膜的要求：（1）具有電子絕緣性，保證正負極的機械隔離；（2）有一定的孔徑和孔隙率，保證低的電阻和高的離子電導率，對鋰離子有很好的透過性；（3）由於電解質的溶劑為強極性的有機化合物，隔膜必須耐電解液腐蝕，有足夠的化學和電化學穩定性；（4）對電解液的浸潤性好並具有足夠的吸液保濕能力；（5）具有足夠的力學性能，包括穿刺強度、拉伸強度等，但厚度儘可能小；（5）空間穩定性和平整性好；（6）熱穩定性和自動關斷保護性能好。動力電池對隔膜的要求更高，通常採用複合膜。（6）隔膜受熱收縮要小，否則會引起短路，進而引發電池熱失控。
產品性能
由於鋰離子電池隔膜性能的優劣決定著鋰離子電池的容量、循環性能、充放電電流密度等關鍵特性，要求隔膜需具有合適的厚度、離子透過率、孔徑和孔隙率及足夠的化學穩定性、熱穩定性和力學穩定性等性能。
分類
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（無紡布）、微孔膜、複合膜、隔膜紙、碾壓膜等幾類。聚烯烴材料具有優異的力學性能、化學穩定性和相對廉價的特點，因此聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴微孔膜在鋰電池研究開發初期便被用作鋰電池隔膜。儘管用其他材料製備鋰電池隔膜，如1999年F,Boudin 等採用相轉化法以聚偏氟乙烯（PVDF）為本體聚合物製備鋰電池隔膜；Kuribayash Isao等研究纖維素複合膜作為鋰電池隔膜材料。然而，至今商品化鋰電池隔膜材料仍主要採用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。固體和凝膠電解質開始被用作一個特殊的組件，同時發揮電解液和電池隔膜的作用，是一項新興的技術手段。表1-2給出了鋰電池隔膜的主要生產商及其主要產品信息。
基體材料
鋰電池隔膜基體材料主要包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加劑。隔膜所採用基體材料對隔膜力學性能以及與電解液的浸潤度有直接的聯繫。世界前三大隔膜生產商日本Asahi(旭化成) 、美國Celgard 、Tonen(東燃化學)都有自己獨立的高分子實驗室，並且化學背景非常深厚。國內鋰電池廠家所採用的基體材料基本都是通過外購，自身研發實力不強。據了解旭化成與Celgard已經自己生產部分聚丙烯、聚乙烯材料。特別是Tonen(東燃化學)和美孚化工合作後，採用美孚化工研發的高熔點聚乙烯材料後，Tonen推出熔點高達170℃的濕法PE鋰電池隔膜。採用特殊處理的基體材料，可以極大的提高隔膜的性能，從而滿足鋰電池一些特殊的用途。
構成
主要組成
鋰電池主要由正極材料、負極材料、隔膜和電解液等構成，隔膜是其核心關鍵材料之一。
塗碳鋁箔（導電塗層）為鋰電池產業帶來技術革新和產業提升。
提升鋰電產品性能，改善放電倍率。
隨著國內電池廠商對電池性能要求的日益提高，電池塗層技術：導電材料&導電塗層鋁箔/銅箔在國內日趨得到重視。在處理電池材料的時候，常擁有高倍率充放電性能好，較大比容量，但循環穩定性較差，衰減較為嚴重等原因，不得不做取捨放棄。這個神奇的塗層，將電池的性能提高，帶入新紀元。
塗碳鋁箔
塗碳影響
1. 降低電池內阻，抑制充放電循環過程中的動態內阻增幅；
2. 顯著提高電池組的一致性，降低電池組成本；
3. 提高活性材料和集流體的粘接附著力，降低極片製造成本；
4. 減小極化，提高倍率性能，減低熱效應；
5. 防止電解液對集流體的腐蝕；
6. 綜合因子進而延長電池使用壽命；
7. 塗層厚度：常規單面厚1～3μm。
2. 顯著提高電池組的一致性，降低電池組成本；
3. 提高活性材料和集流體的粘接附著力，降低極片製造成本；
4. 減小極化，提高倍率性能，減低熱效應；
5. 防止電解液對集流體的腐蝕；
6. 綜合因子進而延長電池使用壽命；
7. 塗層厚度：常規單面厚1～3μm。
扶持政策
“十一五”期間，中央政府將在鋰電池研製方面投資6000萬元，同時要求承擔項目的公司按照10倍比例投入配套資金，這樣總的投資將達到6億元。
2006年9月14 日，國家財政部等五部委聯合印發了《關於調整部分商品出口退稅率和增補加工貿易禁止類商品目錄的通知》。根據《通知》規定，鉛酸蓄電池、氧化汞電池的出口退稅政策被取消；而將鋰電池出口退稅13%上調至17%。
鋰電池隔膜屬於國家鼓勵發展的電池配套材料，符合國家《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南》，同時屬於“國家中長期科學和技術發展規劃綱要 （2006-2020年）”中所列的前沿技術第(11)項：高效能源材料技術中的高效二次電池材料及關鍵技術專題。2008年度國家“863”計畫將“低成本鋰電池隔膜關鍵技術研究”列為重點產業化導向項目。
