锂离子电池隔膜材料的研究进展及未来发展前景预测(2)

3.3新型锂离子电池隔膜

3.3.1高孔隙率纳米纤维隔膜

近年来，纳米纤维膜的制备技术受到广泛关注，而静电纺丝是最为重要的方法，但在解决单喷头静电纺丝的局限、纳米丝之间不黏结和薄膜力学性能低等关键技术方面有待突破。中科院理化技术研究所[11]经过多年的努力，在静电纺丝制备纳米纤维锂离子电池隔膜项目上取得了突破性的进展。研制了多点多喷头静电纺丝设备，开发具有生产价值的制备技术，掌握了纳米纤维膜孔隙率控制技术。同时将纳米纤维隔膜装配的锂离子电池与用进口PE、PP隔膜装配的电池相比，其循环性能得到提高，热稳定性得到了明显改善，在14C放电条件下，纳米纤维隔膜电池的能量保持率在75％～80％之间，而进口PE／PP隔膜电池的能量保持率仅为15％～20％。图3为静电纺丝原理示意图，图4为静电纺纳米纤维膜SEM图。

3.3.2Separion隔膜

在新型锂离子电池隔膜的研究中，德国德固赛公司结合有机物的柔性和无机物良好热稳定性的特点，生产的商品名为Separion的隔膜占据了先机，已批量生产，其制备方法是在纤维素无纺布上复合Al₂O₃或其他无机物，见图5。Separion隔膜熔融温度可达到230℃，在200℃下不会发生热收缩，具有较高的热稳定性，且在充放电过程中，即使有机物底膜发生熔化，无机涂层仍然能够保持隔膜的完整性，防止大面积正／负极短路现象的出现，提高电池的安全性^[3]。

3.3.3聚合物电解质隔膜

聚合物锂离子电池采用固态(胶体)电解质代替液态电解质，不会产生漏液及燃烧爆炸等安全问题。其使用的聚合物电解质具有电解质和隔膜的双重作用，一般以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)为原料或对其进行改性。Bellcore公司^[12]用PVDF-HFP制成隔膜，有较高的孔隙率，室温下吸收碳酸丙二醇酯量可达自重的118％，具有很好的润湿性；任旭梅等^[13]在倒相法制备多孔膜的基础上，采用溶液涂覆的方法，直接制备了PVDF-HFP多孔隔膜，该法制得的多孔膜孔径约为2µm，厚度为50µm，孔隙率为60％，具有较好的力学性能。价格及其他一些技术问题，如常温下离子电导率低等是限制其应用的重要原因。聚合物电解质要完全代替PE、PP膜而单独作为锂离子电池隔膜，还有许多问题需要解决。

4、锂离子电池隔膜的展望

电池隔膜的发展是随着锂离子电池的需求不断变化而不断发展的。从体积来看，锂离子电池正朝着小和大两个截然不同的方向发展。高性能锂离子电池对隔膜的要求也越来越高。随着车用动力电池的需求发展，将形成一个快速的产业增长，对隔膜需求量也将大幅提高。

锂离子电池的发展趋势是进一步降低制造成本，提高安全性和循环寿命，开发出可再生能源储能电池和电动车用电池。随着锂离子电池的飞速发展，隔膜的市场及发展前景非常可观，聚烯烃微孔膜以其特殊的结构与性能，在液态锂离子电池中占据了绝对的主导地位；随着对锂离子电池性能要求的提高，使隔膜的制备方法呈多样化，制备工艺不断完善，改性技术被广泛研究，同时新型锂离子电池隔膜也将得到快速发展。（黄友桥：海军驻武汉七一二所军事代表室，武汉430064；管道安：中国船舶重工集团公司七一二研究所，武汉430064）