簡述鋰電隔膜主要技術(shù)進(jìn)展
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-02 11:33
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1、聚烯烴表面改性
在單層聚烯烴隔膜上加入或者復(fù)合具有親液性能、耐高溫性能等特性的材料，從而獲得性能更加優(yōu)異的復(fù)合隔膜，是制備高性能隔膜的一大研究方向。
目前常用的工藝包括涂覆、浸涂、噴涂、復(fù)合等。有研究表明在PE隔膜上涂覆聚芳酯材料，形成多孔聚合物沉淀物的復(fù)合隔膜，由于聚芳酯具有良好的耐熱性能，復(fù)合隔膜熔融溫度提高到大于180℃。
通過浸涂法在PE隔膜上涂覆多巴胺，獲得的改性隔膜具有更高的吸附電解液的性能，有效地改善了隔膜的高倍率循環(huán)性能。
使用PVDF/SiO2的混合物改性聚烯烴隔膜，使復(fù)合隔膜同時(shí)具備PVDF的親電解液性能和Si02的耐高溫性能，制各的鍾離子電池在2C放電倍率下，其充放電效率達(dá)到94%.2、聚烯烴-陶瓷復(fù)合隔膜
聚烯烴類有機(jī)隔膜且具有較好的力學(xué)性能及成本低等特點(diǎn)，但在熱穩(wěn)定性、親液性等方面存在不足，所以作為電池隔膜，其安全性能有待提升。因此，在聚烯烴類有機(jī)隔膜上涂覆無機(jī)陶瓷顆粒而制備出復(fù)合膜的工藝應(yīng)運(yùn)而生。
雖然陶瓷涂層給電池性能帶來怎樣的影響仍需更深入的研究和評價(jià)才能得出最終的結(jié)論，但這一技術(shù)卻被許多隔膜企業(yè)和電池企業(yè)爭相仿效，得到了迅速的推廣。
在聚合物陶瓷復(fù)合膜中，聚烯烴類有機(jī)微孔膜材料提供柔韌性以滿足電池裝配工藝的需求。無機(jī)陶瓷顆粒則在復(fù)合膜中形成剛性骨架，防止隔膜在高溫條件下發(fā)生收縮甚至熔融，以提升電池安全性能。粘合劑則對陶瓷復(fù)合膜的表面性質(zhì)、孔道結(jié)構(gòu)、機(jī)械強(qiáng)度等性能有重要影響。
聚合物-陶瓷復(fù)合膜在一定程度上提高了聚烯經(jīng)類隔膜的熱穩(wěn)定性及電解液潤濕性，但是這種復(fù)合技術(shù)存在的最大問題是陶瓷相與有機(jī)相結(jié)合力較弱，易出現(xiàn)陶瓷脫落（掉粉現(xiàn)象。通過合理調(diào)控稀合劑用量、采用原位復(fù)合技術(shù)將無機(jī)陶瓷顆粒被預(yù)先分散在成膜溶液中，通過濕法雙向拉伸技術(shù)或靜電紡絲法制成隔膜的工藝過程等方法可以在一定程度上緩解這一現(xiàn)象。
以聚烯烴隔膜為基材的復(fù)合隔膜產(chǎn)品，主要保持了聚烯烴隔膜易于拉伸成孔的可加工性，同時(shí)改善了隔膜的安全性、親液性等特性，在隔膜的換代產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)商品化之前，仍將占據(jù)主要的市場份額。
3、新材料體系
按照所用材料，電池隔膜分為聚烯烴改性隔膜和新材料體系隔膜。其中新材料體系主要有含氟聚合物類隔膜、纖維素類隔膜、聚酰亞胺（PI）類隔膜、聚酯（PET）類隔膜及其它聚合物陶瓷復(fù)合隔膜等。
（1）含氟聚合物隔膜主要是指PVDF隔膜材料。從材料角度可以將其分為單一聚合物、多元聚合物和有機(jī)無機(jī)復(fù)合物三類。最常用的單一聚合物包括PVDF、P（VDF-HFP）（聚偏氟乙烯-六氟丙烯〉和P（VDF-TrFE）（聚偏氟乙烯-三氟乙烯）。
相比于聚烯烴類隔膜材料，含氟聚合物材料隔膜具有更強(qiáng)的極性和更高的介電常數(shù)，大大的提升了隔膜的親液性，并有助于鋰鹽的離子化。
此外，這類材料的成型方法多樣，如澆鑄法、電紡法、熱壓法等，有利于調(diào)控孔隙率。
（2）纖維素隔膜的電池性能與聚烯烴隔膜相當(dāng)，但其資源豐富且可再生利用。與此同時(shí)，纖維素材料初始分解溫度較高（>270"C），熱穩(wěn)定性明顯優(yōu)于聚烯烴類材料。
早期使用的纖維素類材料快速充放電性能優(yōu)異，但存在自放電現(xiàn)象，循環(huán)性能不夠穩(wěn)定，耐電壓性不夠。有研究學(xué)者以無紡布纖維素為基材，P（VDF-HFP）為涂層，制得纖維素/PVDF復(fù)合隔膜，與傳統(tǒng)的PP膜相比，親液性明顯增強(qiáng)，熱穩(wěn)定性大大提升。
（3）新工藝方法
隔膜的研發(fā)中核心的內(nèi)容有兩個(gè)：一是新材料體系，二是可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的工藝方法。離開了高效的工藝方法，再好的材料也無法成為可以被廣泛接受的商品。
常規(guī)制備聚烯烴隔膜的方法就是干法和濕法。但是，將聚烯烴類隔膜往更薄的方向發(fā)展，以滿足3C鋰離子電池的性能需求，是提升隔膜性能的一大關(guān)鍵切入點(diǎn)。
相對而言制備方法而言，聚烯烴改性隔膜的涂布工藝和設(shè)備是非常成熟的。用來做聚烯烴隔膜的涂覆改性可行性較高，可以提高聚烯烴隔膜的耐熱性及對電解液的潤濕性。目前，國內(nèi)外眾多研究單位和廠家都有關(guān)于陶瓷涂層隔膜的研究開發(fā)重點(diǎn)項(xiàng)目。
