作為鋰離子電池的關(guān)鍵材料，電池隔膜在其中扮演著電子隔絕的用途，阻止正負(fù)極直接接觸，允許電解液中鋰離子自由通過(guò)，同時(shí)，隔膜關(guān)于保障電池的安全運(yùn)行也起至關(guān)重要的用途。在特殊情況下，如事故、刺穿、電池濫用等，會(huì)發(fā)生隔膜局部破損而造成正負(fù)極的直接接觸，從而引發(fā)劇烈的電池反應(yīng)造成電池的起火爆炸。

01 鋰電隔膜經(jīng)歷的層層測(cè)

1.厚度

隨著電池能量密度的提高，電池的隔膜也越來(lái)越薄，測(cè)量的精度也要求越來(lái)越高。由于隔膜材質(zhì)軟，測(cè)量很難準(zhǔn)確，目前也沒有可以參考的標(biāo)準(zhǔn)方法。

測(cè)試方法：根據(jù)隔膜的種類選擇不同的測(cè)試的方法，多測(cè)幾個(gè)點(diǎn)保證隔膜厚度的一致性。

2.彎曲度

指隔膜分切后出現(xiàn)的弧形，弧形明顯時(shí)會(huì)造成疊片不齊，卷繞時(shí)出現(xiàn)渦狀，造成極片外露進(jìn)而短路。

測(cè)試方法：將隔膜條平鋪于桌面上，與鋼板尺邊緣進(jìn)行平行度的比較。

3.透氣度

隔膜在一定條件下一定體積的空氣通過(guò)隔膜所要的時(shí)間，也稱作Gurley值。

測(cè)試方法：一般采用ASTM測(cè)試法。

4.孔隙率

空隙的體積占整個(gè)體積的比例；

測(cè)試方法：吸液計(jì)算法或壓汞測(cè)試法；

5.孔徑分布

測(cè)試方法：采用毛細(xì)管流動(dòng)分析儀進(jìn)行測(cè)量，采用惰性氣體沖破已潤(rùn)濕的隔膜，測(cè)量氣體流出的壓力值，通過(guò)計(jì)算得到孔徑參數(shù)。

6.浸潤(rùn)性

測(cè)試方法：接觸角測(cè)量法。

7.表面狀態(tài)

測(cè)試方法：SEM。

8.機(jī)械性能

1）拉伸強(qiáng)度、延伸率：反映隔膜橫向（TD）和縱向（MD）的機(jī)械性能，拉伸到隔膜直到斷裂為止的力，一般用拉力儀進(jìn)行測(cè)量，干法和濕法可以看出有顯著差別；

2）穿刺強(qiáng)度：評(píng)估外界尖銳物體穿透隔膜時(shí)的力，與電池的安全性能強(qiáng)相關(guān)，用專用的測(cè)試設(shè)備可以測(cè)出。

9.熱性能

1）熱收縮率：加熱前后隔膜尺寸的變化率，也分為橫向（TD）和縱向（MD）的收縮率，現(xiàn)在各個(gè)廠家的測(cè)試溫度和時(shí)間都是不同的，有85℃2h、90℃24h、105℃2h，130℃0.5h等等，根據(jù)不同的要可進(jìn)行不同的測(cè)試；隨著陶瓷隔膜的應(yīng)用，隔膜的熱收縮率也是越來(lái)越低；

2）DSC測(cè)試：重要測(cè)試隔膜的閉孔以及破膜的溫度，用差式掃描量熱儀進(jìn)行測(cè)量。

10.電性能

將隔膜和正負(fù)極、電解液組裝到一起進(jìn)行倍率、高低溫、存儲(chǔ)、循環(huán)、內(nèi)阻、安全等測(cè)試比較不同隔膜的性能。

02聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）膜的優(yōu)缺點(diǎn)

我國(guó)鋰離子電池隔膜行業(yè)處于高速發(fā)展的階段，濕法隔膜逐漸成為主流的技術(shù)路線，但同時(shí)國(guó)產(chǎn)隔膜整體技術(shù)水平與國(guó)際一線公司技術(shù)水平還有較大差距。

當(dāng)前，市場(chǎng)上商業(yè)化的鋰離子電池隔膜重要是以聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）為主的微孔聚烯烴隔膜。

優(yōu)點(diǎn)：PE和PP膜憑借著較低的成本、良好的機(jī)械性能、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性等，因此目前應(yīng)用廣泛。

缺點(diǎn)：

其疏液表面和低的表面能導(dǎo)致這類隔膜對(duì)電解液的浸潤(rùn)性較差，影響電池的循環(huán)壽命。

熱變形溫度比較低（PE的熱變形溫度80～85℃，PP為100℃），溫度過(guò)高時(shí)隔膜會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的熱收縮，因此這類隔膜不適于在高溫環(huán)境下使用，無(wú)法滿足現(xiàn)今3C產(chǎn)品及動(dòng)力鋰電池的使用要求。

03 新型鋰電隔膜材料

針對(duì)鋰離子電池技術(shù)的發(fā)展需求，研究者們發(fā)展了各種新型鋰電隔膜材料。非織造隔膜通過(guò)非紡織的方法將纖維進(jìn)行定向或隨機(jī)排列，形成纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，然后用化學(xué)或物理的方法進(jìn)行加固成膜，使其具有良好的透氣率和吸液率。

天然材料和合成材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制備無(wú)紡布膜，天然材料重要包括纖維素及其衍生物，合成材料包括聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（PET）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚偏氟乙烯－六氟丙烯（PVDF－HFP）、聚酰胺（PA）、聚酰亞胺（PI）、芳綸（間位芳綸，PMIA；對(duì)位芳綸PPTA）等。

1．聚對(duì)苯二甲酸乙二酯

聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（PET）是一種機(jī)械性能、熱力學(xué)性能、電絕緣性能均優(yōu)異的材料。PET類隔膜最具代表性的產(chǎn)品是德國(guó)Degussa公司開發(fā)的以PET隔膜為基底，陶瓷顆粒涂覆的復(fù)合膜，其表現(xiàn)出優(yōu)異的耐熱性能，閉孔溫度高達(dá)220℃。

湘潭大學(xué)以靜電紡絲制備PET隔膜，其熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于PE膜，為255℃，最大拉伸強(qiáng)度為12Mpa，孔隙率達(dá)到89％，吸液率達(dá)到500％，遠(yuǎn)高于市場(chǎng)上的Celgard隔膜，離子電導(dǎo)率達(dá)到2．27×10－3Scm－1，且循環(huán)性能也較Celgard隔膜優(yōu)異，電池循環(huán)50圈后PET隔膜多孔纖維結(jié)構(gòu)依然保持穩(wěn)定。

2．聚酰亞胺

聚酰亞胺（PI）同樣是綜合性能良好的聚合物之一，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、較高的孔隙率，和較好的耐高溫性能，可以在－200～300℃下長(zhǎng)期使用。Miao等（2013）用靜電紡絲法制造的PI納米纖維隔膜降解溫度為500℃，在150℃高溫條件下不會(huì)發(fā)生老化和熱收縮。由于PI極性強(qiáng)，對(duì)電解液潤(rùn)濕性好，所制造的隔膜表現(xiàn)出最佳的吸液率。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％。

3．聚對(duì)苯撐苯并二唑

新型高分子材料PBO（聚對(duì)苯撐苯并二唑）是一種具有優(yōu)異力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、阻燃性的有機(jī)纖維。其基體是一種線性鏈狀結(jié)構(gòu)聚合物，在650℃以下不分解，具有超高強(qiáng)度和模量，是理想的耐熱和耐沖擊纖維材料。

郝曉明等通過(guò)相轉(zhuǎn)化法制備了PBO納米多孔隔膜。該隔膜的極限強(qiáng)度可達(dá)525Mpa，楊氏模量有20GPa，熱穩(wěn)定性可達(dá)600℃，隔膜接觸角為20，小于Celgard2400隔膜的45接觸角，離子電導(dǎo)率為2．3×10－4Scm-1，循環(huán)條件下表現(xiàn)好于商業(yè)化Celgard2400隔膜。

但是由于PBO原纖維的制造工藝較難，全球范圍生產(chǎn)優(yōu)良PBO纖維的公司屈指可數(shù)，且均是采用單體聚合的方式，生產(chǎn)出的PBO纖維因要強(qiáng)酸處理較難應(yīng)用在鋰離子電池隔膜領(lǐng)域。

4.復(fù)合薄膜

通過(guò)熱壓法制備的三明治結(jié)構(gòu)的無(wú)紡布復(fù)合隔膜，顯著改善了陶瓷層的脫落、改善電池的自放電等性能。(部分圖片引自鋰電聯(lián)盟會(huì)長(zhǎng))

通過(guò)靜電紡絲法制備的PI納米纖維膜，不近改善了隔膜本身的機(jī)械強(qiáng)度，也在吸收電解液以及離子電導(dǎo)率方面也有了顯著改善。