鋰離子電池隔膜材料的研究進展及未來發展前景預測(2)

3.3新型鋰離子電池隔膜

3.3.1高孔隙率納米纖維隔膜

近年來，納米纖維膜的制備技術受到廣泛關注，而靜電紡絲是最為重要的方法，但在解決單噴頭靜電紡絲的局限、納米絲之間不黏結和薄膜力學性能低等關鍵技術方面有待突破。中科院理化技術研究所[11]經過多年的努力，在靜電紡絲制備納米纖維鋰離子電池隔膜項目上取得了突破性的進展。研制了多點多噴頭靜電紡絲設備，開發具有生產價值的制備技術，掌握了納米纖維膜孔隙率控制技術。同時將納米纖維隔膜裝配的鋰離子電池與用進口PE、PP隔膜裝配的電池相比，其循環性能得到提高，熱穩定性得到了明顯改善，在14C放電條件下，納米纖維隔膜電池的能量保持率在75％～80％之間，而進口PE／PP隔膜電池的能量保持率僅為15％～20％。圖3為靜電紡絲原理示意圖，圖4為靜電紡納米纖維膜SEM圖。

3.3.2Separion隔膜

在新型鋰離子電池隔膜的研究中，德國德固賽公司結合有機物的柔性和無機物良好熱穩定性的特點，生產的商品名為Separion的隔膜占據了先機，已批量生產，其制備方法是在纖維素無紡布上復合Al₂O₃或其他無機物，見圖5。Separion隔膜熔融溫度可達到230℃，在200℃下不會發生熱收縮，具有較高的熱穩定性，且在充放電過程中，即使有機物底膜發生熔化，無機涂層仍然能夠保持隔膜的完整性，防止大面積正／負極短路現象的出現，提高電池的安全性^[3]。

3.3.3聚合物電解質隔膜

聚合物鋰離子電池采用固態(膠體)電解質代替液態電解質，不會產生漏液及燃燒爆炸等安全問題。其使用的聚合物電解質具有電解質和隔膜的雙重作用，一般以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)為原料或對其進行改性。Bellcore公司^[12]用PVDF-HFP制成隔膜，有較高的孔隙率，室溫下吸收碳酸丙二醇酯量可達自重的118％，具有很好的潤濕性；任旭梅等^[13]在倒相法制備多孔膜的基礎上，采用溶液涂覆的方法，直接制備了PVDF-HFP多孔隔膜，該法制得的多孔膜孔徑約為2μm，厚度為50μm，孔隙率為60％，具有較好的力學性能。價格及其他一些技術問題，如常溫下離子電導率低等是限制其應用的重要原因。聚合物電解質要完全代替PE、PP膜而單獨作為鋰離子電池隔膜，還有許多問題需要解決。

4、鋰離子電池隔膜的展望

電池隔膜的發展是隨著鋰離子電池的需求不斷變化而不斷發展的。從體積來看，鋰離子電池正朝著小和大兩個截然不同的方向發展。高性能鋰離子電池對隔膜的要求也越來越高。隨著車用動力電池的需求發展，將形成一個快速的產業增長，對隔膜需求量也將大幅提高。

鋰離子電池的發展趨勢是進一步降低制造成本，提高安全性和循環壽命，開發出可再生能源儲能電池和電動車用電池。隨著鋰離子電池的飛速發展，隔膜的市場及發展前景非常可觀，聚烯烴微孔膜以其特殊的結構與性能，在液態鋰離子電池中占據了絕對的主導地位；隨著對鋰離子電池性能要求的提高，使隔膜的制備方法呈多樣化，制備工藝不斷完善，改性技術被廣泛研究，同時新型鋰離子電池隔膜也將得到快速發展。（黃友橋：海軍駐武漢七一二所軍事代表室，武漢430064；管道安：中國船舶重工集團公司七一二研究所，武漢430064）