动力锂电池隔膜技术未来的发展

动力锂电池隔膜技术未来的发展？

隔膜基膜的制备方法有两种：干法（拉伸致孔法）和湿法（相分离法）。湿法是将高分子和溶剂在高温下的均匀混合物进行相分离（萃取出小分子）形成多孔性膜。干法是将聚合物从模具口中挤出，以高拉伸比进行拉伸，得到片材，然后高温处理得到高度取向的多层结构，然后进一步拉伸，将结晶界面进行剥离，形成多孔结构。干法制造简单，孔径分布和孔隙率较难控制，干法隔膜穿刺强度相对较低。湿法较为复杂，但孔分布均一，孔径大小易控制，穿刺强度高。其他优缺点暂不一一列出。在干法湿法隔膜的基膜上涂上一层氧化铝陶瓷（熔点2000℃左右），叫做陶瓷隔膜，陶瓷隔膜分双面涂和单面涂，相应的就有六种隔膜（干法膜，湿法膜，干法单涂，干法双涂，湿法单涂，湿法双涂）。关于陶瓷膜的存在价值，后面会说。隔膜基膜主要为PP/PE两种，在120-170℃时隔膜闭孔，阻止（减缓）电池电化学反应，防止进一步热失控。但在极端测试条件下，电池温度远高于这个温度，导致普通隔膜熔化收缩，正负极直接接触，电池起火燃烧。隔膜的基本作用不提，主要说一下另外一个很重要的作用：安全性。动力电池最新国标中规定电芯在穿刺实验时不起火不爆炸，磷酸铁锂电芯很容易通过穿刺测试（仅仅使用普通隔膜就可以），而三元和钴酸锂就比较难通过（目前貌似暂无厂家通过三元电芯的强检）。三元难以通过穿刺测试跟三元材料本身的特性有关（电压高，高温稳定性差等）。面对三元类材料，需要使用陶瓷类隔膜才能缓解热失控，阻止电池起火燃烧。隔膜发展前景我认为是重量轻（高重量比能量密度），热稳定高，厚度薄（高体积比能量密度），制造简单，（孔隙率高，耐腐蚀是基本要求，这里不谈。）但是我们所要求的这些优点很多都是相悖的，没有任何材料兼顾所有优点，因此只能看电池的应用领域和侧重点来考虑使用相应特点的隔膜。