锂离子电池隔膜用微孔膜的制备原理与结构

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1、锂离子电池隔膜用微孔膜的制备原理与结构（复旦大学高分子科学系,聚合物分子工程教育部重点实验室,上海200433）摘要：介绍了锂离子电池隔膜用微孔膜的制备原理与结构，重点叙述了熔融拉伸法和热致相分离法制备微孔膜的基本原理和膜结构影响因素，并在此基础上讨论了锂离子电池隔膜用微孔膜结构与性能之间的关系。关键词：锂离子电池；微孔膜；熔融拉伸；热致相分离PreparationandStructuresofMicroporousMembraneSeparatorsforLithium-ionBatteriesZHOUJing,DUQiang-guo(KeyLa

2、boratoryofMolecularEngineeringofPolymersofMinistryofEducation,DepartmentofMacromolecularScience,FudanUniversity,Shanghai200433,China)Abstract:Inthisarticlethepreparationandstructureofmicroporousmembraneseparatorsforlithium-ionbatterieswerereviewed.Thebasicprinciplesofpreparing

3、microporousmembranesviamelt-spinningandcold-stretching(MSCS)andthermallyinducedphaseseparation(TIPS)processesandthefactorsaffectingmembranestructuresweredescribed.Thentherelationsofstructuresandpropertiesofmicroporousmembranesusedinlithium-ionbatterieswerediscussed.Keywords:li

4、thium-ionbattery;microporousmembranes;melt-spinningandcold-stretching;thermallyinducedphaseseparation1前言自20世纪90年代初索尼公司开发成功锂离子电池以来，锂离子电池以其能量密度高、循环寿命长和电压高等优异的电性能而获得了迅速的发展。目前已经广泛应用于手机、便携式电脑、照相机、摄像机等电子产品领域，而且应用领域仍在不断扩展之中。锂离子电池由正负极、电解质和隔膜组成。其中，隔膜的一个重要功能是隔离正负极并阻止电池内电子穿过，同时能够允许离子的通过，

5、从而完成在电化学充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。隔膜性能的优劣直接影响着电池的放电容量和循环使用寿命，因此需要对隔膜材料的研究和应用给予足够的重视。本文主要介绍锂离子电池隔膜用微孔膜的制备原理、结构及应用现状。2锂离子电池隔膜需具备的特性锂离子电池隔膜的要求：（1）具有电子绝缘性，保证正负极的机械隔离；（2）有一定的孔径和孔隙率，保证低的电阻和高的离子电导率，对锂离子有很好的透过性；（3）由于电解质的溶剂为强极性的有机化合物，隔膜必须耐电解液腐蚀，有足够的化学和电化学稳定性；（4）对电解液的浸润性好并具有足够的吸液保湿能力；（5）具有足够

6、的力学性能，包括穿刺强度、拉伸强度等，但厚度尽可能小；（6）空间稳定性和平整性好；（7）热稳定性和自动关断保护性能好。3锂离子电池隔膜材料聚烯烃材料具有优异的力学性能、化学稳定性和相对廉价的特点，因此聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃微孔膜在锂离子电池研究开发初期便被用作为锂离子电池隔膜。尽管近年来有研究用其他材料制备锂离子电池隔膜，如BoudinF等[1]采用相转化法以聚偏氟乙烯（PVDF）为本体聚合物制备锂离子电池隔膜。Kuribayashi等[2]研究纤维素复合膜作为锂离子电池隔膜材料。然而，至今商品化锂离子电池隔膜材料仍主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。表

7、1给出了锂离子电池隔膜的主要生产商及其主要产品信息[3]。表1锂离子电池隔膜的主要产商及其主要产品[3]Table1Majormanufacturersoflithium-ionbatteryseparatorsandtheirtypicalproducts制造商结构组成加工方法商用名AsahiKasai单层PE湿法HiPoreCelgardLLC单层PP,PE干法Celgard多层PP/PE/PP干法CelgardPVDF覆盖PVDF,PP,PE,PP/PE/PP干法CelgardEntek单层PE湿法TeklonMembranesMitsuiC

8、hemical单层PE湿法 NittoDenko单层PE湿法 DSM单层PE湿法SolupurTonen单层PE湿法Set