常見的微孔聚烯烴隔膜都有哪幾種呢

目前，微孔聚烯烴隔膜是市場化程度最高的隔膜，包括聚乙烯和聚丙烯隔膜。微孔聚烯烴隔膜具有良好的穩(wěn)定性、力學性能，較低成本等優(yōu)點。

微孔聚烯烴隔膜可分類為聚乙烯單層膜、聚丙烯單層膜、復合多層膜。



圖片來源：學堂在線《鋰離子電池材料與技術》

隔膜制作工藝分為干法工藝和濕法工藝兩種，干法工藝隔膜主要包括聚丙烯單層膜和復合多層膜，濕法工藝隔膜主要包括聚乙烯單層膜（含個人理解）。

1、聚丙烯單層膜

相比濕法聚乙烯膜，干法工藝的聚丙烯單層膜厚度更大，孔徑相對更大，孔隙率相對更大，直通孔較多，熔點高于聚乙烯膜，加工更簡單，成本更低；但干法工藝的聚丙烯單層膜拉伸強度和穿刺強度略低。



圖片來源：學堂在線《鋰離子電池材料與技術》

干法工藝的聚丙烯單層膜一般用于成本要求高（個人理解：需要隔膜的成本較低），能量密度要求低（個人理解：隔膜厚度可以略厚）的儲能領域或充電寶等。

2、復合多層膜

復合（PP/PE/PP）多層膜由干法工藝生產(chǎn)，該隔膜由美國隔膜巨頭Celgard公司研發(fā)并量產(chǎn)。

復合多層膜利用PE（聚乙烯）和PP（聚丙烯）閉孔溫度與破膜熔化溫度的差異提升鋰離子電池整體熱安全性。

在復合多層膜中，PE（聚乙烯）位于隔膜中間，PP（聚丙烯）在兩側起支撐作用。



圖片來源：學堂在線《鋰離子電池材料與技術》

當鋰離子電池內部溫度升高至132℃左右，PE（聚乙烯）發(fā)生熔化導致閉孔，切斷電路。外面兩層PP（聚丙烯）熔點在165℃以上，具有抵抗熱沖擊的作用。當PE（聚乙烯）層閉孔后，鋰離子電池溫度略微升高，對外層PP（聚丙烯）膜物理特性影響不大，這種特性對鋰離子電池提供了第二層安全保護（第一層保護由聚乙烯膜提供）。

3、聚乙烯單層膜 聚乙烯單層膜采用濕法工藝（濕法工藝較復雜，且只生產(chǎn)聚乙烯單層膜）。

相比干法工藝隔膜，濕法聚乙烯單層膜厚度可以更薄，孔徑更小，尺寸和分布更均勻，力學強度更高。但濕法聚乙烯單層膜熔點較低，且生產(chǎn)成本高于干法工藝隔膜。



圖片來源：學堂在線《鋰離子電池材料與技術》

濕法聚乙烯單層膜適合于對能量密度要求更高的數(shù)碼電芯和動力電芯領域。

4、特種隔膜

因為聚乙烯（80~85℃發(fā)生熱變形）和聚丙烯（100℃發(fā)生熱變形）熱變形溫度較低。溫度過高時，聚乙烯和聚丙烯隔膜會發(fā)生較大的熱收縮。所以研究人員在傳統(tǒng)聚烯烴隔膜的基礎上開發(fā)了特種隔膜。

（1）無紡布滌綸隔膜

滌綸的化學全稱是聚對苯二甲酸乙二醇酯，縮寫為PET。PET隔膜（無紡布滌綸隔膜）加工不需要紡紗織布，而是將紡織短纖維或長絲定向或隨機排列，構成纖網(wǎng)結構，并采用機械、熱、化學方法固定而成。

相比聚乙烯和聚丙烯，滌綸具有更高的熔點，因此PET隔膜熱穩(wěn)定性更高，可以提升鋰離子電池熱安全性能。但PET隔膜整體孔徑較大，整體力學性能較差。

圖片來源：學堂在線《鋰離子電池材料與技術》 ? 無紡布加工過程對孔徑大小與分布的控制難度較大，整體厚度不易控制在足夠薄的水平，且加工成本高，目前仍處于研發(fā)階段，未大規(guī)模量產(chǎn)。



SEM是掃描電子顯微鏡的英文縮寫，圖片來源：學堂在線《鋰離子電池材料與技術》

（2）聚酰亞胺靜電紡絲隔膜

靜電紡絲技術是一種納米纖維與薄膜制備技術，該技術可概述為在高壓靜電下，將聚合物溶液進行噴射，霧化分裂出聚合物微小射流，最終固化形成纖維與薄膜。



圖片來源：學堂在線《鋰離子電池材料與技術》

聚酰亞胺分解溫度超過500℃，具有更高的熔點和熱穩(wěn)定性，聚酰亞胺納米纖維膜（個人理解：聚酰亞胺靜電紡絲隔膜）孔隙率處于30~75%，能吸收190%~378%的電解液，表現(xiàn)出較好的潤濕性。

但聚酰亞胺靜電紡絲隔膜生產(chǎn)速率較低，成本高；且因為納米絲之間通過粘接方式連接，所以力學強度低，在關鍵性能方面仍有待突破。因此聚酰亞胺靜電紡絲隔膜也暫未大規(guī)模生產(chǎn)。

審核編輯：劉清