鋰電池的隔膜一個重要功能是隔離正負(fù)極并阻止電池內(nèi)電子穿過,同時能夠允許離子的通過,從而完成在電化學(xué)充放電過程中鋰離子在正負(fù)極之間的快速傳輸,鋰電池隔膜性能的優(yōu)劣直接影響著電池的放電容量和循環(huán)使用壽命,因此需要對隔膜材料的研究和應(yīng)用給予足夠的重視,能夠在有效地阻止正負(fù)極之間連接的基礎(chǔ)上減小正負(fù)極之間的距離降低電池的阻抗。
鋰離子電池對隔膜材料有著很高的要求,首先要滿足一般化學(xué)電源的基本要求,包括:A、有一定的機(jī)械強(qiáng)度,保證在電池變形條件下不破裂;b、具有良好的離子透過能力,以降低電池內(nèi)阻;C、優(yōu)良的電子絕緣性,以保證電極間有效的隔離;d、具備抗化學(xué)及電化學(xué)腐蝕的能力,在電解液中穩(wěn)定性好;E、吸收電解液的能力強(qiáng);F、成本低,適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn);G、雜質(zhì)含量少,性能均勻,除此之外,還有一些特殊的要求:a、膜的厚度必須很薄,以減少電池的阻抗;b、不吸收水分;c、有特殊的熱熔性,當(dāng)電池發(fā)生異常時,隔膜能夠在要求的溫度條件下熔融,關(guān)閉微孔,變成離子絕緣體,使電池斷路。
鋰離子電池的隔膜材料主要是多孔性聚烯烴,如Celgard公司生產(chǎn)的聚丙烯隔膜和后來出現(xiàn)的聚乙烯膜以及乙烯與丙烯的共聚物等。這些材料都具有較高的孔隙率、較低的電阻、較高的抗撕裂強(qiáng)度、較好的抗酸堿能力、良好的彈性及對非質(zhì)子溶劑的保持能力。
鋰離子電池隔膜的制備方法主要有兩種,即熔融拉伸(MSCS)和熱致相分離(TIPS),。MSCS工藝相對簡單,且生產(chǎn)過程中無污染,是世界上生產(chǎn)隔膜材料的主要方法。TIPS法需要在生產(chǎn)過程中加入和脫除稀釋劑,生產(chǎn)成本高并伴隨有二次污染。