锂离子电池隔膜的研究及发展现状
锂离子电池隔膜
功能性隔膜开发
针对特定应用场景，开发 具有自关闭、耐高温、耐 高压等功能的特殊隔膜。
前景预测
随着新能源汽车市场的持 续增长和储能领域的快速 发展，锂离子电池隔膜市 场需求将持续旺盛。同时 ，技术创新将推动隔膜产 品不断升级，提高电池性 能和安全性。
政策法规影响因素分析
环保政策
随着全球环保意识的提高，各国政府将加强对电池生产和 使用环节的环保监管，对隔膜材料的环保性能提出更高要 求。
产品特点
不同厂商的锂离子电池隔膜产品具有各自的特点。例如，日本厂商的产品在品质和性能方面具有较高的水平，但 价格相对较高；韩国厂商的产品则具有较高的性价比；中国厂商的产品在价格方面具有优势，但在品质和性能方 面仍有提升空间。
竞争格局与发展趋势
竞争格局
当前，锂离子电池隔膜市场呈现出寡头竞争的格局。 日本、韩国和中国等国家的主要厂商占据了市场的大 部分份额，其他小型厂商则主要在中低端市场进行竞 争。
锂离子电池隔膜
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目 录
• 锂离子电池隔膜概述 • 锂离子电池隔膜结构与性能 • 锂离子电池隔膜制备技术 • 锂离子电池隔膜应用领域 • 锂离子电池隔膜市场现状与竞争
格局 • 锂离子电池隔膜未来发展趋势与
挑战
01
锂离子电池隔膜概述
定义与作用
定义
锂离子电池隔膜是锂电池的关键 内层组件之一，置于电池正负极 之间，具有选择性透过离子的功 能。
能源政策
各国政府为推动新能源产业发展，将出台一系列扶持政策， 包括税收优惠、补贴等，降低锂离子电池成本，间接推动 隔膜市场发展。
安全标准
针对锂离子电池安全事故频发的问题，政府将制定更为严 格的安全标准，要求隔膜具有更高的热稳定性和机械强度。
锂电池隔膜的研究与进展
锂电池隔膜的研究与进展摘要:隔膜位于正极与负极之间，当电池工作时其应具有以下作用（1）隔离正负极，防止电极活性物质接触引起短路;（2）具有较好的持液能力，电化学反应时，形成离子通道。
本文以化学和材料结构为类别，综述了不同种类锂电池隔膜的制备方法和研究现状，并对隔膜未来的发展趋势做了展望。
关键词: 锂电池、隔膜、微孔膜、无纺布、无机复合膜。
在锂离子电池正极与负极之间有一层膜材料，通常称为隔膜，它是锂离子电池的重要组成部分。
隔膜应具有两种基本功能：隔离正负电极，防止电池内短路。
能被电解液润湿形成离子迁移的通道。
在实际应用还应具备以下特征[1-4]：(1)电子的绝缘性；（2）高的电导率；（3）好的机械性能，可以进行机械制造处理；（4）厚度均匀；（5）受热时尺寸稳定变形量要小。
电池隔膜根据结构和组成可以分为不同的类型，目前比较常见的主要三种[1-4]（1）多孔聚合物膜。
是指通过机械方法、热致相分离法、浸没沉淀法等方法制备的孔均匀分布的膜。
（2）无纺布隔膜。
由定向的或随机的纤维而构成，通常会将其与有机物或陶瓷凝胶复合，以期得到具有优良化学与物理性质的隔膜。
（3）无机复合膜。
多采用无机纳米颗粒与高聚物复合得到。
本文针对锂电池性能和安全性对隔膜孔隙率、浸润性、热安全温度等方面的要求,对隔膜的制备改性方法进行了比较详细的评述与比较,以期为相关领域的研究者提供可借鉴的资料。
1 多孔聚合物膜1.1 PE/PP微孔膜PE与PP微孔膜的制备常采用的方法有两种，干法（熔融挤出法)和湿法( 热致相分离法)。
干法制备的原理是采用熔融挤出制备出低结晶度高取向的聚烯烃隔膜，经过高温退火处理提高结晶度、低温拉伸形成缺陷、高温拉伸将缺陷放大，最终形成具有多孔性的隔膜［5］。
湿法是将液态烃或小分子物质与聚烯烃树脂的共混物，经过加热熔融共混、降温发生相分离、双向拉伸制成薄膜、用易挥发物质萃取溶剂，从而制备出具备相互贯通的微孔膜[6]。
商用隔膜多为PE、PP单层膜，PE/PP双层膜，PP/PE/PP 三层隔膜（见图1）。
锂离子电池的研究现状与发展趋势
锂离子电池的研究现状与发展趋势随着科技的不断进步和社会经济的不断发展，人们对能源解决方案也提出了更高的要求。
对于移动设备、电动汽车等领域，电池作为电力储存的核心技术之一，已经成为人们关注的焦点。
而锂离子电池（Li-ion）又作为一种高能量密度、长寿命、环保的电池技术被广泛了解和应用。
锂离子电池是一种通过锂离子在电池的两个极板之间来实现充电和放电的电池技术。
锂离子电池以其充电周期长、充放电效率高、功率密度大等优势，在消费电子、电动汽车、无人机、储能等领域发挥了重要作用。
在充电电源储能方面，锂离子电池不仅能够满足小型家电、手机、平板电脑等日常生活用品的需求，而且也能够为电动汽车等高负荷、高流量应用提供可靠的动力源，因此在市场上具有重要的竞争力。
然而，随着新兴科技的诞生和市场的发展，锂离子电池技术也在不断地面临着新的挑战和需求。
例如能量密度的提高、安全性和稳定性的加强以及生产成本的降低等。
因此，在锂离子电池方面的研究，也变得更为重要和紧迫。
目前，锂离子电池领域在多个方向上进行研究和开发，以提高电池的容量、性能、安全性和稳定性。
在这些研究领域中，可以从以下几个方面来讨论锂离子电池的研究现状和发展趋势。
一、锂离子电池技术的研发随着新兴科技的不断涌现，锂离子电池也在不断的进行技术研发。
在电池材料、结构设计和储能方面都不断地探索和创新。
例如，磷酸铁锂电池、三元杂化电池等新型电池技术，都在寻求提高电池容量和安全性的同时，尽可能地减小电池尺寸和重量。
同时，也在积极研发新颖的电极材料、隔膜材料和电解液等领域，以提高锂离子电池的能量密度和充电速度。
二、锂离子电池的节能与环保随着人们对环保问题的重视，锂离子电池也越来越注重做到能源的高效利用，同时尽可能降低对环境的影响。
在生产流程上，采用新的技术、设备，使电池制造的污染得以降到最低。
例如在生产中采用“水基涂布技术”对电池进行涂布，这种方法的环保性能和能源消耗都比传统生产方式更加高效。
隔膜材料
3
2.1国内研究现状&关键问题
程 琥等 在Celgard2400 单层PP膜表面涂覆掺有纳米二氧化硅的聚氧 乙烯，改善了隔膜的润湿性，提升了隔膜的保液性，提高了锂离子电池的 循环性能。Ruiying Miao等则以现有强度较高的液态锂离子电池为基础， 使用 3 层 PE 和 PP复合微孔膜作为基体，在其表面上进行 PVDF 涂覆处 理，减小了隔膜与极片间间距，减小了锂离子电池的厚度。 2004 年一条采用湿法工艺生产 PE 隔膜的双向拉伸生产线由佛山塑料集 团建立了，其生产的产品在 2005 年底开始在市场上销售。20 世纪 90 年代 初中国科学院化学研究所开发出了干法双向拉伸工艺，这是一种具有自主知 识产权的工艺。
11
图1. 2009 年全球锂离子电池材料销售额
8
3.国内外生产厂家 国内的生产厂家，如深圳兴源 材质、佛山金辉高科等已经可以 提供小型锂离子电池用隔膜。 目前的主要生产厂家为：深圳 星源材质，2006年底其研发实现 了突破进展，建成了40万平米的 湿法生产线，并正在筹建国家级 电池隔膜检测中心。佛山金辉高 科公司，2004年建成了一条湿法 工艺生产PE隔膜的双拉伸生产线， 并与比亚迪共同出资组建佛山市 金辉高科材料有限公司。新乡市 瑞恩新能源材料有限公司于2004 年进行隔膜中试及生产，并于 2008年底形成了1500平方的产能。 此外三门峡兴邦特种膜科技也在 从事隔膜的生产以及研发。
6
2.2国外研究现状
Celgrd 2730 PE 微孔隔膜膜是由熔融拉伸工艺制成的，其性能优良在 锂离子电池行业中已得到应用。该种隔膜厚度为 20um，孔隙率达43 %，熔 点为 135 ℃，每平方厘米锂离子电阻率达到 2.23 Ω。 Takita等研究发现 UHMWPE 可制备透气性更好的微孔膜。当 HDPE 中 UHMWPE 20 %，按日本 JIS P8117 标准测得透气量为 430 s/100m L；而 含 UHMWPE 5 %，透气量则只有 380 s/100m L。 DMS Solutech 公司生产的 Solupor 隔膜，平均孔径为 0.1-2 μm，平均 孔隙率为 80 %-90 %，平均面密度为 7-16 g/m2，该种隔膜就是用 UHMWPE为原料生产的。 聚丙烯（PP）在低温时抗冲击强度不如 PE，但其延展性、抗张强度均 优于PE。 Nitto Denko 从 PP/PE 双层隔膜中提取单层隔膜在 PE 熔点附近， 其阻抗增加，在 PP 熔点以下仍具有很高的阻抗。它是采用干燥拉伸法制作 的，并且具有 PP 和 PE 的微孔结构。
锂离子电池隔膜的市场与技术发展
界 面 结 构 、 内 阻 等 ，直 接 影 响 电池 的 容 量 、循 环 以及 安 全 性 能等 特 性 ，性
２０ ０ ４年 进 行 中试 及 生 产 ，２ ０ ０ ５年 底 开始 有 产 品在 市 场上 销 售 。 （） 湿法 工 艺 ２
（） 干 法 工 艺 １
收稿 日期 ：２ １ ０ —１ ，０ １ ０ — ０（ 回） ０ 卜 ６ ０２１— ８ ２ 修
为 主 ，包 括 单 层 Ｐ Ｅ， 单层 Ｐ Ｐ，三 层
Ｐ／ＥＰ Ｐ Ｐ ／ Ｐ复 合 膜 。 现有 的 聚烯 烃 隔 膜生 产工艺分 为干法 和湿 法两大 类 ， 同 时干 法 又 可 细 分 为 单 向拉 伸 工 艺 和
双 向拉 伸 工艺 。
液） 之一 。 隔膜 的性 能决 定 了 电池 的
退 火 获 得 高 结 晶度 的 取 向薄 膜 。这 种 薄 膜 先 在 低 温 下 进 行 拉 伸 形 成 银 纹 等 微 缺 陷 ，然 后 高 温 下 使 缺 陷 拉 开 ，形 成 微 孔 。该 工 艺 经 过 多 年 的 发展 在 美
锂离子电池隔膜现状及发展趋势
性 ， 且 具 有 高 温 自 闭 性 能 ， 够 而 能 加 强 电池 日常 使 用 的 安 全 性 。 聚 以
乙烯（ Ｅ） 聚丙烯（ Ｐ 为主 的聚 Ｐ 和 Ｐ ） 烯烃 ， 分单层Ｐ 、 Ｐ 单层Ｐ 以及 ３ Ｅ， 层
的Ｐ ／ Ｅ Ｐ 。 厚度 一般 在 １ Ｐ Ｐ ／ Ｐ膜 ０～
徐 京生 中国化工经济技术发展中心副总工程师 ， 教授级高工 ， 享受国
务院特殊津贴 ， 兼任 全国精细化工 原料及中间体 行业协作组副理事长 、 北京科技咨询业协会理事 、 中国科技情报信 息协 会信 息咨询分会理事 、 《 精细 化工原料及 中问体》 编委会主任 、 国家发改委产业政策 司顾 问、 中 国 国际 工程咨询 公司特聘 专家 ，０ ７ ２ ０ 年起 聘为联合 国工业发展组 织中 国投 资促 进处 顾问和 绿色 产业专 家委 员会 委员 。 长期从 事有 机原料 、 精细化 工和新材 料的信息研 究与咨询工作 。 表过多篇文章 ， 发 著作 ， 并 组织编 写若干书籍和资料 。 研究成果 于 １ ９ 年和 １ ９年 获中国化工部 ９４ ９８ 科技 进步二等 奖和三等 奖 ；９ ４ １ ８ 年获 １ ８ － ９ ４ 度化学工 业部科技 ９ １ １８ 年 情报 成果二等奖 ；９ ８ １ ９ 年获 １９ 年 度化工 系统 优秀信 息成 果二等奖 ； ９８ ２ ０ 年获 ２ ０４ 项化工 系统优秀信息成果一等奖 。
１ 锂离子电池隔膜制造方法 ．
隔膜材料主要为多孔性聚烯烃。 制 备方法主要有干法和湿法 ２ 。 目的 种 ２ 者
均在于提高 隔膜 的孔隙率和强度 等性
厚 度均 匀性 。 中横 向厚度 均 匀性尤 其
为重要， 一般要求控制在±１ ｍ以内。
（ 力 学性 能 ２ ）
锂离子电池隔膜
主要应用领域
电动汽车
锂离子电池隔膜在电动汽车领域的应用最为广泛，主要作为电池组件的核心材料之一，用于隔开正负极材料，防止短 路和电池爆炸等安全问题。
储能领域
储能领域是锂离子电池隔膜的另一个重要应用领域，主要涉及电力、通信、智能电网等领域。在这些领域中，锂离子 电池隔膜用于储存电能，并在需要时释放出来。
产品特点
干法工艺制备的隔膜具有机械强度高、耐高温、热稳定性好等优点，同 时干法工艺可以生产出厚度较大的隔膜，适用于高功率密度的锂离子电 池。
工艺比较与优化
生产成本
湿法工艺使用的是水溶剂，生产成本较低；而干法工艺使用的是有机溶剂，生产成本较高。因此，在考虑生产成 本的前提下，湿法工艺更具优势。
产品性能
市场竞争
随着市场规模的不断扩大，锂离子电池隔膜领域的竞争也 越来越激烈。新进入者和现有企业之间的竞争将进一步加 剧。因此，企业需要不断提高产品质量和服务水平，加强 品牌建设和市场推广，以保持竞争优势。
05
锂离子电池隔膜的环保与可持续发展
生产过程中的环保要求
02
01
03
原材料选择
使用环保材料，如可再生资源，减少对环境的破坏。
作用
隔膜在锂离子电池中起到至关重要的作用，它决定了电池的容量 、内阻、安全性以及电池的寿命。
隔膜的组成与结构
组成
锂离子电池隔膜主要由聚烯烃材 料制成，其表面涂有陶瓷涂层以 增强其热稳定性。
结构
隔膜的结构通常呈现出多孔性， 这些孔隙允许锂离子通过，却阻 止了电子的直接流通，从而实现 了正负极之间的隔离。
06
研究与发展趋势
研究现状与成果
聚烯烃隔膜
聚烯烃隔膜具有高孔隙率、低成 本和良好的热稳定性，是锂离子 电池的主要隔膜类型。目前，研 究者通过优化隔膜的孔径、厚度 和拉伸强度等参数，提高了隔膜 的电化学性能和安全性。
锂离子电池原理、研究现状与前景
锂离子电池原理、研究现状与前景锂离子电池是目前应用最广泛的可充电电池之一，其广泛应用于手机、电动车、航空航天等领域。
锂离子电池的优点主要表现在其高能量密度、长寿命、低自放电率以及较高的工作电压等方面。
本文将从锂离子电池的原理、研究现状与前景三个方面进行阐述。
一、锂离子电池原理锂离子电池是一种以锂离子嵌入/脱出负极材料为电池反应基础的电池。
锂离子电池包括正极、负极、电解液和隔膜等组成部分。
其中，正极材料通常为钴酸锂、锰酸锂、三元材料等，负极材料通常为石墨材料。
电解液一般采用有机溶液，例如碳酸盐溶液、有机磷酸酯溶液等。
隔膜则用于隔离正极和负极，避免两者直接接触。
在充电过程中，锂离子由正极向负极移动，同时在负极上嵌入形成化合物。
而在放电过程中，锂离子由负极向正极移动，同时从负极材料中脱出。
这个过程是可逆的，即锂离子在充放电过程中可以反复嵌入/脱出负极材料。
二、锂离子电池研究现状随着科技的发展，锂离子电池也在不断升级改进。
目前，锂离子电池的研究主要集中在以下几个方面：1. 提高电池能量密度提高电池能量密度是目前锂离子电池研究的热点之一。
目前的锂离子电池能量密度已经达到了200Wh/kg左右，而科学家们正在探索新的材料和结构，以进一步提高电池的能量密度。
2. 延长电池寿命锂离子电池的寿命受到多种因素的影响，例如循环次数、充放电速率、温度等。
科学家们正在研究如何通过优化电池结构、选择更稳定的材料等方式延长电池的寿命。
3. 提高电池安全性锂离子电池在充放电过程中会产生热量，如果电池内部温度过高，就可能发生热失控事故。
因此，提高电池的安全性也是当前锂离子电池研究的重要方向之一。
三、锂离子电池未来发展趋势随着科技的不断进步，锂离子电池在未来的应用前景也非常广阔。
以下几个方面是锂离子电池未来的发展趋势：1. 大容量电池大容量电池是未来锂离子电池的重要发展方向之一。
大容量电池可以应用于电动汽车、储能设备等领域，为人们带来更加便捷的生活方式。
锂离子电池隔膜的研究进展
锂离子电池隔膜的研究进展一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环境保护压力的加大，锂离子电池作为一种高效、环保的能源储存与转换装置，在电动汽车、便携式电子产品以及可再生能源系统等领域的应用越来越广泛。
而作为锂离子电池中的关键组件之一，隔膜的性能对电池的安全性和电化学性能具有重要影响。
因此，对锂离子电池隔膜的研究进展进行综述，对于推动锂离子电池技术的进一步发展具有重要意义。
本文首先介绍了锂离子电池隔膜的基本结构和功能，阐述了隔膜在电池中的作用及其重要性。
然后，重点回顾了近年来锂离子电池隔膜在材料、结构和制备工艺等方面的研究进展，包括无机隔膜、有机隔膜和复合隔膜等不同类型的隔膜材料，以及纳米技术、表面改性等先进制备工艺的应用。
本文还讨论了锂离子电池隔膜研究面临的主要挑战和未来发展趋势，如提高隔膜的机械强度、热稳定性和离子透过性等。
通过综述锂离子电池隔膜的研究进展，本文旨在为相关领域的研究人员提供全面的参考和借鉴，促进锂离子电池技术的不断创新和发展，为推动可持续能源利用和环境保护做出贡献。
锂离子电池隔膜是电池内部的一种关键组件，其主要功能是在正负极之间提供一个物理屏障，防止电池在工作过程中发生短路和燃爆。
隔膜还需要允许电解液中的离子通过，以保证电池的正常充放电过程。
隔膜的材料通常需要具备良好的化学稳定性、高的机械强度、优秀的热稳定性和低的离子电阻。
目前，商业化的锂离子电池隔膜主要由聚烯烃材料（如聚乙烯、聚丙烯）制成，这些材料在电解液中具有良好的化学稳定性。
一些先进的隔膜还采用了多层结构、纳米涂层、陶瓷涂覆等技术，以提高其性能。
隔膜的性能对锂离子电池的性能有重要影响。
理想的隔膜应该具有高的孔隙率、合适的孔径和孔径分布，以提供足够的离子通道。
同时，隔膜的厚度、机械强度、热稳定性等也需要与电池的其他组件相匹配，以保证电池的安全性和长寿命。
近年来，随着锂离子电池在电动汽车、储能系统等领域的大规模应用，对隔膜的性能要求也越来越高。
锂离子电池技术的发展现状与前景
锂离子电池技术的发展现状与前景随着科技的快速发展，人们对能源的需求也越来越高，同时环保意识也越来越强。
因此，对于替代传统化石能源的新型能源的需求也越来越迫切。
锂离子电池因其体积小，重量轻，使用寿命长，环保等优点而备受关注。
本文将从锂离子电池的技术发展现状和未来发展前景两方面展开探讨。
一、锂离子电池技术发展现状1. 锂离子电池的基本原理锂离子电池是一种将锂离子嵌入和从电极材料中取出的可充电电池。
其基本结构包括正极、负极、隔膜和电解质。
当充电时，锂离子从正极材料中取出并通过电解质传递到负极材料中，放电时则相反。
随着锂离子电池的使用寿命延长和容量增加，锂电池已被广泛应用于电动汽车、智能手机、笔记本电脑等领域。
2. 锂离子电池的技术发展历程早在20世纪80年代，锂离子电池就已经开始研究了。
1991年，索尼推出了第一款商用锂离子电池，被广泛应用于便携式电子产品。
随着技术的不断创新和进步，锂离子电池的能量密度逐渐提高，使用寿命大大延长，环保性也得到了很大的改善。
目前，锂离子电池技术已经逐渐成熟，许多企业已经开始投入大量资金进入相应的研究和开发。
3. 锂离子电池的应用领域目前，锂离子电池已经广泛应用于各个领域，如电动汽车、智能手机、笔记本电脑等。
其中，电动汽车市场是锂离子电池应用的一大重点领域。
随着国家政策的不断扶持和落地，电动汽车市场发展迅猛，锂离子电池也将会随之大幅提升。
二、锂离子电池技术发展前景1. 锂离子电池市场前景分析从市场需求和政策支持来看，锂离子电池市场前景非常广阔。
政策层面上，国家加大了对新能源汽车的支持力度，如“新能源汽车推广应用财政补贴资金管理办法”等文件的出台，给了新能源汽车和锂离子电池更多的发展机会。
同时，人们对绿色环保的需求也越来越高，青睐使用绿色、可再生能源的产品，因此锂离子电池的市场需求将会持续增长。
2. 锂离子电池技术发展趋势未来，锂离子电池的技术将会朝着更高的性能、更长的使用寿命、更安全的方向发展。
锂离子电池隔膜现状及发展趋势
锂离子电池隔膜现状及发展趋势摘要：随着科技的进步，锂离子电池技术和相关材料也得到迅速发展，提高了锂离子电池的性能，扩大了锂离子电池的应用范围，特别是在混合动力公交车、电动汽车、航空航天、人造卫星和储能等领域得到普遍应用。
随着社会生产和人们生活对锂离子电池需求量的日益增大，其锂离子电池核心组成部分之一的隔膜要求也越来越高。
开发高性能、低成本电池隔膜始终是锂离子电池领域的重要研究方向之一。
关键词：锂离子电池隔膜；研究现状；发展趋势1.锂离子电池隔膜性能要求隔膜在锂离子电池中的主要作用为隔离正负电极，防止电池内部短路；并提供锂离子迁移的良好通道，保证电化学反应顺利进行。
因此作为锂离子电池的“第三电极”，决定了电池的界面结构、电解质的保持性和电池的内阻等，进而影响电池的容量、循环性能、充放电效率及安全性等关键特性，其应具备如下性能要求。
1.1锂离子透过性隔膜的离子透过性受到孔径、孔径分布、孔隙率、孔曲折度等结构因素的综合影响。
目前商品化的锂离子电池隔膜孔径一般在0．03～0．05或0．09～0．12，最大孔径和平均孔径差应低于0.01，孔隙率为40%～50%。
1.2机械强度隔膜应具备良好的抗张强度和抗刺穿强度，防止电池在长期充放电循环运行中其强度衰减以及电极材料在电池内部形成枝晶，保证其良好的结构稳定性和安全性。
1.3热稳定性锂离子电池在充放电过程中产生热量，尤其是短路或过充电时，会有大量热量释放，所以要求在－20℃～90℃，隔膜能够保持良好的机械强度和尺寸稳定性，起到隔离正负极防止短路的作用。
1.4电解液润湿性为降低内阻，增大离子导电性，提高电池的充放电性能和容量，要求隔膜与电解液之间有良好的亲和性，即隔膜能被电解液充分且快速浸润。
1.锂离子电池隔膜研究现状2.1聚合物锂离子电池隔膜制备技术近年来以加工性能、质量、材料价格、安全等方面独特优势兴起的聚合物锂离子电池，要求隔膜具有很好的吸液性能。
较早的聚合物电解质隔膜是由美国Belleore公司1994年研制的由聚偏氟乙烯（PVDF）/六氟丙烯（HFP）的共聚物制成的多孔膜，基本制备方法是以（PVDF-HFP）共聚物与一定比例的增塑剂共溶于有机溶剂中制成膜后，再用有机溶剂将该增塑剂抽提出来制成具有一定微孔结构的膜，然后浸取电解质溶液，其吸附电解液后，具有较高的电导率和良好的机械性能，但没能规模化生产。
锂离子电池隔膜材料的研究进展
１引言
在 锂 离 子 电池 的 结 构 中 ， 隔 膜 是 关 键 的 内层
与 发 展 现 状 。 重 点探 讨 了 隔 膜 的 制 备 方 法 ，对 干 法 和 湿 法 的 原 理 、 工 艺 及 所 制 得 的 隔 膜 性 能 上 的 区 别 进 行 了详 细 的 阐 述 ， 同 时 简 单 介 绍 了 隔 膜 的 改 性 研 究 现 状 和 新 型 电 池 隔 膜 的 发 展 ， 最 后 对 电 池 隔 膜 的 未 来 发 展
ｓｍｍａ ｉ ｓ ｉ ｕ ｃｉｎ ａ ｄｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｎ ｅ ｅ ｔｄ ｖｌ ｍｅ ｔｉｓｄ ｎ ｕｓ ｅ Ｉ ｄｓ ｕｓｓ ｔｅ ｕ ｒ ｅ ｔ ｆ ｎ ｔ ｎ ｅ ｏ ｍａ ｃ，ａ ｄ ｒｃｎ ｅｅｏ ｚ ｓ ｏ ｆ ｐ ｎ ｎ ｉｅ ａ ｄ ｏ ｔ ｄ ． ｔ ｉｃ ｓｅ ｈ ｉ
Ｐ Ｅ、单 层 Ｐ 、３层 Ｐ ／ ＥＰ Ｐ ＰＰ ／Ｐ复 合膜 。锂 离 子 电
池 隔膜 按 照 制 备 工 艺 的不 同可 分 为 干法 和 湿 法 两
隔 膜 技 术 难 点 在 于 造 孔 的 工程 技 术 以及 基 体 材料 制 备 。其 中造 孔 的 工 程技 术 包 括 隔膜 造 孔 工
前景 做 出了预测 。 关 键 词 锂 离 子 电 池 电池 隔 膜 聚丙烯烃 聚 乙烯 烃 微 孔 膜
中 图 分 类 号 ：Ｔ １ Ｍ９ １
文 献 标 示 码 ：Ａ
2024年锂电池用聚烯烃隔膜市场前景分析
2024年锂电池用聚烯烃隔膜市场前景分析随着环境保护与可再生能源的重要性日益突显，锂电池的应用越来越广泛，尤其是在电动车、储能设施等领域。
而作为锂电池的关键部件之一，聚烯烃隔膜在锂电池中起到隔离正负极、传导离子的作用，因此其市场前景备受关注。
本文将对锂电池用聚烯烃隔膜市场前景进行分析。
市场规模与增长趋势当前，锂电池用聚烯烃隔膜市场规模已经相当可观，并且预计在未来几年内将继续保持强劲增长。
根据市场研究机构的数据显示，2019年全球锂电池隔膜市场规模约为XX亿美元，预计到2025年将达到XX亿美元，年均复合增长率为XX%。
随着电动车市场的快速发展和新能源政策的扶持，锂电池用聚烯烃隔膜市场有望迎来更广阔的发展机遇。
同时，随着锂电池容量的提升和电池材料的不断创新，对聚烯烃隔膜性能的要求也越来越高，这将进一步推动市场的增长。
市场驱动因素1. 电动车市场的快速增长电动车市场的快速增长是推动锂电池用聚烯烃隔膜市场增长的主要驱动因素。
随着环境污染与气候变化问题的日益严重，各国政府纷纷推出政策鼓励电动车的普及和发展。
作为电动车的核心部件之一，锂电池的需求也随之增加，进而推动了聚烯烃隔膜市场的发展。
2. 储能设施市场的崛起储能设施市场的崛起也为锂电池用聚烯烃隔膜市场提供了巨大的增长空间。
随着可再生能源的普及和储能技术的成熟，储能设施被广泛应用于电网调峰、应急备用等领域。
而锂电池作为储能设施的主要能量储存方式，其隔膜需求将进一步提升。
3. 新能源政策的支持各国政府纷纷出台新能源政策，对锂电池和相关材料的研发和应用提供了支持和资金。
这些政策的推动将进一步促进锂电池用聚烯烃隔膜市场的扩大和发展。
市场竞争格局目前，锂电池用聚烯烃隔膜市场竞争激烈，主要厂商包括日本的Asahi Kasei、东丽、中国台湾地区的Sungpower等。
这些企业在技术研发、生产工艺、产品质量上具备较强的竞争力，占据了市场的一定份额。
随着市场需求的不断增加，竞争将更加激烈。
锂电隔膜文献综述
锂电隔膜文献综述摘要隔膜是锂离子电池的重要组成部分,是支撑锂离子电池完成充放电电化学过程的重要构件。
本综述将探讨锂离子隔膜在锂电池中的作用以及隔膜的分类，关键技术和国内外发展状况，对锂电隔膜工艺和市场状况做出分析。
关键词锂电隔膜发展状况引言本文通过对已查文献的研究探讨锂电隔膜的工艺技术，生产状况，发展现状和未来国内锂电隔膜发展方向。
锂离子电池电芯主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜组成。
其中隔膜是电芯的重要组成部分，它起到将电池正极和负极分开，并具有电子绝缘性和离子导电性。
锂离子电池隔膜是具有纳米级微孔的高分子功能材料。
隔膜在锂电池中的作用从锂电池的工作原理探讨隔膜在锂电池中的作用正极构造LiCoO2 + 导电剂 + 粘合剂 (PVDF) + 集流体（铝箔）正极负极构造石墨 + 导电剂 + 增稠剂 (CMC) + 粘结剂 (SBR) + 集流体（铜箔）负极一个电源给电池充电，此时正极上的电子 e 从通过外部电路跑到负极上，正锂离子 Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。
放电时，电子从负极经过电子导体跑到正极，锂离子 Li+从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正极，与早就跑过来的电子结合在一起。
从中可以看出隔膜在锂电池中的作用：1分隔电池的正负极，防止短路2充放电过程中使电解质离子来回通过的功能3浸润和保持电解液4电池高温时自闭保护电池安全5隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用隔膜的技术要求孔径大小及分布●孔径的大小及分布与制备方法有关；●孔径大小影响隔膜的透过能力；●分布不均匀导致电池内部电流密度不一致，形成枝状晶刺穿隔膜透气率●Gurley指数，是一个重要物化指标；●与电池内阻成正比；数值越大，内阻越大自动关闭机理●一种安全保护性能；●限制温度升高和防止短路；●安全窗口温度越高愈好，电池的安全性越高；●与隔膜的原材料和隔膜的结构有关；●材料熔点决定隔膜的闭孔温度。
我国锂离子电池隔膜的发展介绍与市场需求探讨
２ １ 年 佛 山 金辉 高 科 产 销规 模 达 ０ Ｏ
到 ２ Ｏ 万 平 米／ ， 国 内市 场 占有 率 马 ，隔膜技术已从垄断技术 向公知技术方 ０ ５ 年 １ ～２ ％ ０ １ ０ ０ ；２ １ 年下半年二期项 目上 马， 产 销能力将达到年产 ７ ０ 万平方米／ ００ 年的 向转化 ，这将加剧 国内隔膜行业的同质化
辉高科的Ｊ 系列隔膜应用于如通讯类、小 折 ，这也是一个产品从开发到成熟的一个 Ｈ 型移动类 电子产品的通用锂离子 电池 ；Ｊ Ｊ 必 由之路 。世界专家对 电动车发展规模和 系列隔膜应用在对循环次数、安全 性、放 速度也不尽一致 ，有乐观一些的 ，有稳健 电功率和一致 Ｉ 性能要求高的笔记本 电 筹
生产 制造 。
膜的供求关系势必会进入供大于求的过剩
局面。而且大的锂 电池厂和动力汽车厂都 纷纷加入到锂电隔膜生产项 目，实施产业
链延伸策略 ，使到原本容量ｔ， 的隔膜市 ＥＪ ， 场需求更少。 ４ 、隔膜生产技术已从 日本扩散到韩 国 、中 国 ，加上 国内大量隔膜项 目的上
誉赢得国内外客户的认同。
的饱和 ，市场增长速度 已放缓 ，再加上原 有隔膜厂家新上产能的相继投产 ，产能增 加将远大于市场需求。如 ，佛山金辉高科 的产能到明年底将增长到 目前的 四倍 ，市
丙烯不同相态间密度的差异 ，在拉伸过程
中发生晶型转变形成微孔 ，用于生产单层 有 十 多 项 发 明和 实 用新 型 专 利 ，获 得 Ｐ膜。２ ０￣ ！ 中试及生产 ，２０年底 Ｉ０ ０ １ ０ ８ Ｐ ０４ Ｊ Ｅ 行 ０５ Ｓ ９ ０ ：２ ０ 质量管理 体系认证、通过 开始有产品在市场上销售。 产品企业标准备案和 日本 电池厂认证 、列
一
佛 山市金辉 高科光 电材 料有 限公 司 是佛山佛塑科技集团股份有限公司的控股
国内锂离子电池隔膜发展
一、国内锂离子电池行业发展情况谈到锂电池隔膜，我们不得不说作为隔膜应用的锂电池行业。
我国现已是全球电池制造大国，电池的产量和出口量均位居世界第一。
但我国锂离子电池产业却是近几年才快速成长起来的。
我国锂离子电池产业化始于1997年后期，走过了一条引进、学习、研发的产业化道路。
2000年中国的锂离子电池产量仅为0.35亿只，与韩国相近，而当时日本已达5亿只/年，约占全球市场90%多。
进入2001年以后，随着深圳比亚迪、比克、邦凯、天津力神等锂离子电池企业的迅速崛起，我国的锂离子电池产业开始进入快速成长阶段。
2004年达到8亿只，在全球市场的市场份额猛增到38%，仅次于日本。
在其后的2005—2008年，我国的锂离子电池全球市场份额稳定在34%左右，自此形成了中日韩三足鼎立的局面。
2009年我国锂离子电池的产量约为15亿只，比2008年增长5%。
其中国内企业的产量为10.5亿只，日韩等外资企业的产量4.5亿只。
销售收入约为150亿，比2008年销售减少15%。
2009年锂离子电池出口量为10.81亿只，比2008年减少13.7%。
2010年上半年锂离子电池出口量5.47亿只，比09年同期只增长了21%。
在与国际大厂配套方面，2010年日本占42%，韩国占38%，中国占18%。
锂离子电池需求巨大，但我国锂电池企业在全球的市场份额却在减少，竞争力在减弱，值得我国电池企业高度重视。
目前，中国作为全球最大的锂离子电池制造基地之一，比亚迪、力神、比克、A TL已发展成为全球锂电池行业引人注目的重点企业。
我国锂离子电池的生产厂家集中在广州、天津、山东、江苏、浙江等地，华南地区（广东、福建）的锂电池生产量仍占国内市场份额的65%，（天津、山东、江苏、浙江25%），其他省占10%。
华南地区锂电生产最具代表性的为深圳，盘踞了比亚迪、比克、邦凯、华粤宝等众多知名企业，形成了产业集群。
随着动力锂离子电池的兴起，各地新生锂电池厂商势必加紧投产，现有厂商则加扩产能，使得地方竞争的格局越来越激烈。
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采用干法双向拉伸技术, 制
备了亚微米级孔径的微孔 PP 隔膜 , 其微孔具有很好的 力学性能和渗透性能 , 平均孔隙率为 30 % ~ 40 % , 平 均孔径为 0. 05 m 。采用双向拉伸制成的隔膜的微孔 外形基本上是圆形的, 即有很好的渗透性和力学性能, 孔径更加均匀。T . H . Yu [ 11] 介绍了制膜的另一种拉伸 工艺 , 拉伸在极低的温度 ( 如 - 198~ - 70 ) 下进行, 然后在低于聚合物熔融温度的条件下热 固定, 再在聚 合物熔融温度下 , 以 10 mm/ s 的 速度拉伸 , 制备微孔 膜。 干法拉伸工艺较简单, 且无污染 , 是锂离子电池隔 膜制备的常用方法, 但该工艺存在孔径及孔隙率较难 控制 , 拉伸比较小 , 只有约 1~ 3, 同时低温拉伸时容易 导致隔膜穿孔 , 产品不能做得很薄。 2. 2 湿法工艺 湿法又称相分离法或热致相分离法 , 将液态烃或 一些小分子物质与聚烯烃树脂混合 , 加热熔融后 , 形成 均匀的混合物, 然后降温进行相分离 , 压 制得膜片, 再 将膜片加热至接近熔点温度, 进行双向拉伸使分子链 取向 , 最后保温一定时间, 用易挥发物质洗脱残留的溶 剂 , 可制备出相互贯通的微孔膜材 料[ 12] , 此 方法适用 的材料范围广。采用该法的公司有日本 的旭化成、 东 然、 日东以及美国的 Ent ek 等, 用湿法双向拉伸方法生 产的隔膜孔径范围处于相微观界面的尺 寸数量级, 比 较小而均匀, 双向的拉伸比均可达到 5~ 7, 因而隔膜性 能呈现各向同性, 横向拉伸强度高 , 穿刺 强度大, 正常 的工艺流程不会造成穿孔, 产品可以做得更薄 , 使电池 能量密度更高。国内佛山塑 料集团于 2004 年建立了 一条采用湿法工艺生产 P E 隔膜的双向拉伸生产线 , 产 品于 2005 年底在市场上销售。 由图 1 可以清晰看到干法与湿法制得的电池隔膜
( a) 干法工艺( 单向拉伸, ! 10 000) ( b) 湿法工艺( 双向拉伸 , ! 30 000)
态锂离子电池用 3 层复合微孔膜作为基体进行表面处 理 , 在表面形成一层改性膜 , 改性膜材料与聚合物正极 材料兼容并能复合成一体, 使该膜在具有较高强度的 前提下 , 降低了隔膜的厚度 , 减小了电池的体积。 3. 3 新型锂离子电池隔膜 聚合物电解质隔膜: 聚 合物锂离子电池是近年来 研究的热点, 由于采用固态 ( 胶体) 电解质代替液态电 解质 , 聚合物锂离子电池不会产生漏液与燃烧爆炸等 安全上的问题。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 H FP) 为原料或对其进行改性 , Bellcore 公司用 PVDF H FP 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[ 21] 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 2 m, 厚度为 50 m, 孔隙率为 60 % , 具有较好的力学性能。谢健等[ 22] 采用溶液浇注 和电解液吸收的方法制备了 ( PVDF H FP ) / 纳米 Al2 O 3 基聚合物凝胶电解质隔膜, 其具有较高的电解液吸收 率及良好的 力学性能。电化学 阻抗谱的 分析结 果表 明 , 与纳米 Al2 O3 共混得到的薄膜与镍电极 具有较低 的界面电阻, 将此电解质隔膜组装成半成品电池后表 现出优良的充放电性能。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, 因此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。 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
第 22 卷
第 12 期
中
国
塑
料
Vol. 22, No. 12 Dec. , 2008
2008 年 12 月
CHINA PLASTICS
锂离子电池隔膜的研究及发展现状
樊孝红, 蔡朝辉, 吴耀根, 叶舒展, 徐
( 佛山塑料集团股份有限公司 , 广东 佛山 528000) 摘 要 : 综述了隔膜 的主要作用及性能、 国内外研究与 发展现 状。重点叙 述了隔 膜的制 备方法 , 对干 法和湿 法的原
Abstract: In t his paper, t he main funct ion and perf orm ance, research and present situat ion of home and overseas of microporous membranes made of polyolef in materials are summ arized, w hich are used in L i ion bat tery as separat ors. T he principles, process of dry and wet met hods are emphasized. T he modifi cat ion and new t ype of bat tery separator are also discussed. At last, the development t rend of separator is predicted. Key words: lithium ion batt ery; separat or; research progress 随着信息、 材料和能源技术的进步, 锂离子电池以 其高比能量、 长循环寿命、 无记忆效应、 安全可 靠以及 能快速充放 电等优点 而成为新 型电源技 术研究的 热 点。锂离子电池除广泛用于日常熟知的手机、 笔记本 电脑以及其他数码电子产品之外, 电动车的发 展也将 带动锂离子电池的更大需求 , 且 在航空航天、 航海、 人 造卫星、 小型医疗、 军用通信设备等领域中也得到了应 用, 逐步代替传统电池
[ 7] [ 6]
。
锂离子电池隔膜按制备工艺的不同可分为干法和 两大类 , 主要区别在于隔膜微孔的成孔 机理不 同。 2. 1 干法工艺 干法是将聚烯烃树脂熔融、 挤压、 吹膜制成结晶性 聚合物薄膜 , 经过结晶化处理、 退火后, 得到高 度取向 的多层结构 , 在高温下进一步拉伸 , 将结晶界面进行剥 离, 形成多孔结构, 可以增加薄膜的孔径。干法按拉伸 方向不同可分为干法单向拉伸和双向拉伸。 干法单向拉伸工艺 是通过硬弹性纤维的方法 , 制 备出低结晶度的高取向 PE 或 PP 隔膜 , 再高温退火获 得高结晶度的取向薄膜。这种薄膜先在低温下进行拉 伸形成银纹等缺陷, 然后在高温下使缺陷拉开, 形成微 孔[ 8] 。目前美国 Celg ard 公司、 日本宇部公司均采用此 种工艺生产单层 PE 、 PP 以及 3 层 PP/ PE/ PP 复合膜。 该工艺生产的隔膜具有扁长的微孔结构, 由于 只进行 单向拉伸, 隔膜的横向强度比较差 , 但横向几乎没有热 收缩。由于受国外专利保护, 国内采用单向拉 伸方法 制备隔膜的工业化进展很慢 , 目前杭州的一条 生产线
纪 90 年代初开发的具有自主知识产 权的工艺。通过 在 PP 中加入具有成核作用的 不同相态间密度的差异, 在拉伸过程中发生晶型转变 形成微孔。与单向拉伸相比 , 其在横向方向的强度有 所提高, 而且可以根据隔膜对强度的要求, 适当的改变 横向和纵向的拉伸比来获得所需性能 , 同时双向拉伸 所得的微孔的孔径更加均匀 , 透气性更好。从 2000 年 开始 , 在国家 863 计划的支持下, 具有自主知识产权的 干法双向拉伸制备 PP 微孔膜的技术在营口向阳化工 厂进行中试。 M. Xu 等
[ 1]
料[ 2] 的需求量将进一步增加。而世界上 只有日本、 美 国等少数几个国家拥有锂离子电池聚合物隔膜的生产 技术和相应的规模化生产, 我国在锂离子电池隔膜的 研究与开发方面起步较晚, 仍主要依赖进口, 隔膜的平 均售价为 8~ 15 元 / m 2 , 约占整个电池成本的 1/ 4, 从而 导致锂离子电池市场价格高居不下 , 目前国内 80 % 以 上的隔膜市场被 美、 日等 国家垄断 , 国产隔膜 主要在 中、 低端市场使用。实现隔膜的国产化 , 生产优质的国 产化隔膜 , 能有望降低整个隔膜乃至锂离子电池的市 场价格。
。据统计 , 2007 年铅酸电池在
电池市场中所占份额下降到 50 % 以下, 2007 年以后锂 离子电池已在市场中占主导地位。我国近几年在锂离 子电池产业化方面取得了可喜进展, 已成为全 球重要 的锂离子电池生产基地 , 产量跃居全球第三。目前国 内从事锂离子电池行业的企业超过百家, 其中 深圳的 比亚迪、 比克, 天津的力神等已发展成为全球电池行业 的骨干企业。 随着锂离子电池应 用范围的进一步扩大 , 隔膜材
收稿日期 : 2008 09 22 广东省产学研资金项目 ( 2006A15203003)
1
电池隔膜的主要作用及性能要求
电池隔膜是指在锂离子电池正极与负极中间的聚
合物隔膜 , 是锂离子电池最关键的部分 , 对电池安全性 和成本有直接影响。其主要作用有 : 隔离正、 负极并使 电池内的电子不能自由穿过; 让电解质液中的离子在 正负极间自由通过 [ 3] 。其锂离子传导能力直接关系到 锂离子电池的整体性能, 其隔离正负极的作用使电池 在过度充电或者 温度升高 的情况下 能限制电 流的升
2008 年 12 月
中
国
塑
料
13
的表面形态、 孔径和分布都有很大的不同。湿 法工艺 可以得到复杂的三维纤维状结构的孔, 孔的曲 折度相 对较高 , 孔曲折度较低 [ 13] 。