解; 抗压密性好; 分离率和透水速度是其重要指标。透
气膜孔率一般为 35 % ~ 50 % , 孔径为 0. 5 m~ 7 m;
耐磨, 耐破裂; 氧气和水蒸气透过率是其重要指标。

( 5) 制造方法不同
隔膜制造方法很多, 目前较先进的工艺是 Celgard 法

生产单层或多层 PP、PE 微孔膜。分离膜有相转化法等十
几种化学和物理的制造方法。透气膜常用化学发泡法制造。

隔膜在锂离子电池中的应用

2. 1

主要作用

隔膜的主要作用是利用其不导电性使电池的正负

极分隔开, 防止两极接触而短路; 依靠自身的微孔结
构, 让电池中锂离子通过, 使电解质发生反应, 保持正
负极间良好的离子导电性; 当外部由于发生短路或错
误连接等情况使电池内产生非正常大电流时, 隔膜将
因热变形使微孔闭塞, 切断电流通过电池回路, 从而使
电池停止工作, 以确保使用安全。

2. 2

基本要求

对隔膜的基本要求是具有足够的隔离性和电子绝

缘性, 能保证正负极的机械隔离和阻止活性物质的迁
移; 有一定的孔径, 对锂离子有很好的透过性, 保证低
的电阻和高的离子电导率; 由于锂离子电池采用有机
溶剂的非水电解液, 因此应具有足够的化学稳定性和
电化学稳定性, 有一定的耐湿性和耐腐蚀性; 对电解液
浸润性好, 有足够的吸液保湿能力和离子导电性; 具有
足够的力学性能和防震能力, 厚度尽可能小, 在电池中
占的体积小, 易于实现薄膜化; 自动关断保护性能好。

2. 3

主要性能及其评价

( 1) 电绝缘性能可以用绝缘耐压性来评价。

( 2) 透过性受隔膜的厚度、孔率、孔的大小和结构

等因素影响, 可以通过检测这些因素来了解隔膜的透
过性, 但比较简便直接的方法是测定透气度。透气度
是指在一定压力和测定面积下一定量空气通过隔膜所

需要的时间, 透气度高表明透气时间长, 透过性差。

( 3) 隔膜的孔径、

孔率和孔的曲折度体现了孔的内

部结构。孔径可以用压汞法测定, 强迫汞从这些微孔
中通过, 利用汞的体积与压力、孔的大小的关系可以求
出孔径; 孔率是孔的体积与隔膜体积的比值即单位膜
的体积中孔的体积百分率, 与原料树脂及制品的密度
有关, 可用比重法测定, 测定孔率的公式如下:

孔率= ( D

- D ) / D

100 %

式中

未拉伸膜密度

拉伸膜密度

孔的曲折度是指膜的厚度与气体或液体在隔膜微

孔中通过的路径的比例。表 1 为几种 Celgard 隔膜的
孔径和孔率。

表 1

Celgard 隔膜的孔径和孔率

T ab. 1

Cell size and cell percent of Celgard separator s

Celgard 隔膜

孔径/ m

孔率/ %

2400

0. 05

0. 125

2402

0. 05

0. 125

K- 273

0. 07

0. 03

K- 878

0. 05

0. 25

2500

0. 07

0. 25

( 4) 隔膜的化学稳定性是通过测定耐电解液腐蚀

能力和胀缩率来评价的。耐电解液腐蚀能力是将电解
液加温到 50

后将隔膜浸入其中保持 4~ 6 h, 取出洗

净, 烘干, 最后与原干样进行比较。胀缩率是将隔膜浸
泡在电解液中 4~ 6 h 后检测尺寸变化, 与干态样尺寸
相减, 求其差值百分率。

( 5) 隔膜对电解液的润湿性通过测定其吸液率来

衡量, 即将干试样称重后浸泡在电解液中, 待吸收平衡
后, 取出湿样称重, 最后计算其差值百分率。

( 6) 隔膜的力学性能主要是指拉伸强度和穿刺强

度。拉伸强度分为干态和湿态拉伸强度, 又分纵向和
横向拉伸强度, 实际电池应用中主要要求纵向拉伸强
度。由于电极板表面粗糙度的影响, 有可能刺穿隔膜
而引起短路, 所以对隔膜的穿刺强度有所要求, 不同性
质材料的电极要求隔膜的穿刺强度也不同。

( 7) 自动关断保护性能是指在大电流或外部短路

时微孔闭塞, 切断电流回路防止电池反应失控的功能。
闭孔温度是其中一个重要的参数, 其测试方法有热电
池法、

模拟短路法、

热力学特性分析法。

2. 4 隔膜主要性能对电池性能的影响

电解液的离子导电性通常与隔膜的孔隙率、孔的

变形率、

弯曲度、

隔膜的厚度及电解液润湿膜孔的程度

等有关, 隔膜的好坏直接影响电池内阻、放电特性、储
存性能、

循环寿命、

内压等。

( 1) 透过性的影响
透过性主要反映锂离子透过隔膜的通畅性, 要求

隔膜电阻低, 即透过性要好, 电阻过高将影响电池的容
量特性乃至整体性能。隔膜透过性的大小是隔膜孔

率、

孔径、

孔的形状及孔的曲折性等隔膜内部孔结构综

合因素影响的结果。曲折度低、厚度薄、

孔径大和孔率

高都意味着透气度低, 透过性好, 隔膜电阻低, 电池放
电性能和循环特性好, 其中曲折度对透过性影响最大,
曲折度升高将使透过性呈平方级下降。

( 2) 隔膜同电解液的润湿性的影响
较好的润湿性有利于隔膜同电解液之间的亲和

锂离子电池用聚丙烯微孔薄膜

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