热致相分离法的制膜过程容易调控，可以较好地控制孔

径、孔径分布和孔隙率。但制备过程中需要大量的溶剂，容

易造成环境污染，与熔融拉伸法相比工艺相对复杂。采用此

法制备隔膜的公司有

Asahi Kasei、Tonen、Mitsui Chemicals、

Polypore/Membrana和Entek。图3所示为由热致相分离法制备

得到隔膜表面的扫描电镜图

[3]

，可以看到这种膜的微孔结构与

熔融拉伸法得到的不同。

４．２．２　膜结构影响因素

相平衡热力学只能研究发生相变的类型，膜的最终结构

取决于相分离过程动力学。冷却速率对分相过程有着重要的

影响，此外聚合物溶液的初始浓度、聚合物分子量、溶剂分

子的运动与结晶能力、成核剂等都影响着膜孔结构形态。

冷却速率可能改变体系的相分离机理，对过冷度和相

分离所用时间都起着决定性作用，从而对膜结构产生重要影

响。如

Lloyd

[12]

等发现，将

HDPE/矿物油共混时，将骤冷和

10℃/min冷却得到的膜结构比较，发现都呈现出叶状结构，

骤冷得到的叶子尺寸比以

10℃/min冷却得到的叶子尺寸小。

聚合物初始浓度对膜结构的影响表现为，初始浓度影响

相分离的机理，这在

4.2.1有相关评述。另一方面，随着聚合

物初始浓度的提高，孔隙率降低。聚合物分子量影响着聚合

物－溶剂体系相图，从而影响相分离时间和膜结构。

溶剂对膜结构的影响主要表现在，溶剂与聚合物的相互

作用影响着体系相图，从而影响相分离的历程。相互作用大

则易发生液－固相分离，生成球晶结构；相互作用小则易发

生液－液相分离，得到蜂窝状结构。对于

HDPE－溶剂体系，

HDPE在二(2-羟乙酯)牛酯胺、二苯醚、联二苯中发生液液相

分离

[13]

，在矿物油中发生固液相分离

[12]

。此外，溶剂的流动

性和结晶性也对膜结构造成影响。如

Kim

[14]

等研究表明在等规

聚丙烯（

IPP）体系中，随着溶剂流动性提高，球晶内孔的尺

寸减小而球晶间孔尺寸增大。当体系在低于溶剂结晶温度冷

却时，聚合物的结晶将伴随溶剂的结晶，并影响膜结构。另

外，成核剂对膜孔径也有一定影响，研究表明加入成核剂能

更好地控制微孔的尺寸和分布。

５、隔膜用微孔膜结构与性能之间的关系

５．１　透气性能

透气性是隔膜的一个重要指标，透气性越好则锂离子

透过隔膜的通畅性越好，隔膜电阻越低。它是由膜的孔径大

小及分布、孔隙率、孔的形状及孔的曲折度等各因素综合

决定

[15]

。曲折度低、厚度薄、孔径大和孔隙率高都意味着透

气性好，隔膜电阻低。但是孔隙率并不是越高越好，孔隙

率越高，其力学性能就将受到影响。孔径一般要求在

0.01～

0.1μm范围内，孔径小于0.01μm时，锂离子穿过能力太小；

孔径大于

0.1μm，电池内部枝晶生成时电池易短路

[16]

。大多

数锂离子电池隔膜的孔径在

0.03～0.1μm之间，孔隙率在30%

～

50%之间，厚度一般小于30μm。

对于不同材料，即使孔隙率相近，但是由于孔径的贯通

性的差别，其透气性也有很大的差别。如

Ganesh Venugopal等

[17]

比较了不同供应商的隔离膜，发现其中两家供应商的隔离

膜尽管孔径和孔隙率接近，但透气性并不是完全接近，这表

明隔离膜中微孔的贯通性不一样。

５．２　自动关断保护性能

自动关断保护性能是锂离子电池隔膜的一种安全保护

性 能 ， 是 锂 离 子 电 池 限 制 温 度 升 高 及 防 止 短 路 的 有 效 方

法。隔膜的闭孔温度和熔融破裂温度是该性能的主要参数

[15]

。闭孔温度是指外部短路或非正常大电流通过时所产生

的热量使隔膜微孔闭塞时的温度。熔融破裂温度是指将隔

膜加热，当温度超过试样熔点使试样发生破裂时的温度。

由于电池短路使电池内部温度升高，当电池隔离膜温度到

达闭孔温度时微孔闭塞阻断电流通过，但热惯性会使温度

进一步上升，有可能达到熔融破裂温度而造成隔膜破裂，

电 池 短 路 。 因 此 ， 闭 孔 温 度 和 熔 融 破 裂 温 度 相 差 越 大 越

好，此时电池的安全性越好。

闭孔温度与隔膜材料的种类、分子量、分子结构有很

大的关系。目前商业化锂离子电池隔膜采用的聚烯烃微孔膜

中，聚乙烯微孔膜的闭孔温度为

130℃～140℃，但其熔融破

裂温度也很低，安全性不够高。而熔点高的聚丙烯隔膜熔融

破裂温度较高，为

170℃左右。近年来由Celgard公司发展起来

的

PP/PE双层膜和PP/PE/PP三层隔膜[3]，就融合了PE的低熔

融温度和

PP的高熔融破裂温度两种特性，成为目前研究开发

的热点。多层隔膜既提供了较低的闭孔温度，同时在

PE膜闭

孔后

PP层仍保持其强度，从微孔闭塞到隔膜熔融破裂之间温

度范围宽，安全性比单层膜好。

除此之外，孔的结构也影响自动关断保护性能，高的曲

折度和小孔径对阻止和切断异常电流是有利的，但过高的曲

折度和过小的孔径又会影响其离子导电性

[15]

。

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