锂离子电池隔膜基础知识
锂离子电池隔膜基础知识共33页
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
《锂离子电池隔膜》课件
到关注。企业需要采取有效措施，降低生产过程中的环境污染。
03
市场波动
锂离子电池隔膜市场的需求受电动汽车和储能市场的影响较大，市场波
动较大。企业需要加强市场分析和预测，以应对市场波动带来的风险。
06
锂离子电池隔膜的未来展望
新材料与新技术的研发
总结词
随着科技的不断进步，新材料和新技术 在锂离子电池隔膜领域的应用将更加广 泛。
机械性能
隔膜的机械稳定性对电池 的寿命和安全性至关重要 。
•·
拉伸强度：隔膜应具有足 够的拉伸强度，以承受电 池充放电过程中的应力。
厚度与均匀性：隔膜的厚 度应均匀，以确保电池的 一致性和稳定性。
穿刺强度：隔膜应具有一 定的抗穿刺能力，防止因 针刺等意外因素导致的电 池短路。
热性能
•·
热收缩率：隔膜的热收缩率应尽 可能低，以确保电池在充放电过 程中的结构稳定性。
03
锂离子电池隔膜的性能要求
电化学性能
隔膜在电化学反应中的表现，直接影响 电池的充放电性能。
离子选择性：隔膜应具有适当的离子选 择性，使锂离子能够顺利通过，而其他 离子或分子则受到阻碍。
电子绝缘性：隔膜应具有良好的电子绝 缘性，防止正负极直接接触而发生短路 。
•·
离子电导率：隔膜应具有较高的离子电 导率，以降低内阻，提高电池的充放电 效率。
VS
详细描述
随着对锂离子电池隔膜性能要求的提高， 新材料和新技术的发展将为隔膜的研发提 供更多可能性。例如，新型纳米材料、高 分子材料等具有优异性能的新材料，以及 先进的制备技术、改性技术等，都可能为 锂离子电池隔膜的改进和优化提供支持。
提高生产效率与降低成本
总结词
提高生产效率和降低成本是锂离子电池隔膜 未来的重要发展方向。
锂离子电池隔膜精品文档
商品化隔膜的典型特征参数
本技术制作工艺
挤出机
精密计量泵
模头
纵拉
横拉
生产车间
The End!
谢谢大家
Gurley 数 ：一定体积的气体，在一定压力条件下通过 一定面积的隔膜所需要的时间。与隔膜装配的电池的内阻 成正比，即该数值越大，则内阻越大。
单纯比较两种不同隔膜的 Gurley 数是没有意义的，因 为可能两种隔膜的微观结构完全不一样；但同一种隔膜的 Gurley 数的大小能很好的反应出内阻的大小，因为同一 种隔膜相对来说微观结构是一样的或可比较的。
采用该法的具有代表性的公司有日本旭化成、东燃及美 国Entek等，目前主要用于单层的PE隔膜。
湿法 PE 的微孔结构 （20,000倍）
虽然孔隙率和透气性 可控范围大，但由于 湿法工艺需要消耗大 量的有机溶剂，一方 面要考虑溶剂的回收 利用，工艺复杂度增 加，使成本增加，另 一方面，污染环境。
从干、湿两种方法上看，干法双向拉伸工艺生 产的隔膜在物理性能、机械性能方面更占优势， 能够满足动力电池大电流充放电的要求。所以， 干法双向拉伸工艺生产的隔膜更适合应用于电 动汽车用动力电池。
干法双拉 PE 的微孔结构 （20,000倍）
微孔尺寸分布均匀 膜厚度范围宽 横向拉伸强度好 抗穿刺强度高 更适合动力电池
造孔工程技术
湿法
湿法又称相分离法或热致相分离法，将高沸点小分子作 为致孔剂添加到聚烯烃中，加热熔融成均匀体系，然后降 温发生相分离，拉伸后用有机溶剂萃取出小分子，可制备 出相互贯通的微孔膜材料。
目前所使用的电极颗粒一般在 10 微米的量级，而所使 用的导电添加剂则在 10 纳米的量级，不过很幸运的是 一般碳黑颗粒倾向于团聚形成大颗粒。一般来说，亚微 米孔径的隔膜足以阻止电极颗粒的直接通过，当然也不 排除有些电极表面处理不好，粉尘较多导致的一些诸如 微短路等情况。
锂离子电池隔膜基础知识
6.洗涤烘干系统
湿 法 生 产 流锂 程离 分子 解电 池 隔 膜
洗涤过程就是溶剂(萃取剂)萃取成 孔剂，溶剂取代成孔剂剂位置的过 程；而烘干过程就是加快萃取剂 的挥发，空气取代萃取剂位置的过 程，当然烘干过程也是萃取剂循环 回收的过程。经过洗涤烘干后的薄 膜由透明变成了白色，这说明锂离 子隔膜的微孔已经形成了。
隔膜是一种具有纳米级微孔的 高分子功能材料。也叫电池隔 膜、隔膜纸、多孔膜、离子交 换膜、分离膜、离子渗透膜等。 生产方法：湿法、干法（单项 拉伸、吹膜法、双向拉伸）
隔 膜 及 制 法 介 绍
湿 法 介 绍
湿法也叫热致相分离法（TIPS）,或 者溶剂萃取成孔法，其化学原理是 相分离。 基本过程是指在高温下将 聚合物溶于高沸点、低挥发性的溶 剂中形成均相液，然后降温冷却， 导致溶液产生液－固相分离或液－ 液相分离，再选用挥发性试剂将高 沸点溶剂萃取出来，经过干燥获得 一定结构形状的高分子微孔膜。 湿法生产的特点是产品均匀性好， 安全性好 ，机械性能良好，孔曲折 度高。
和均一的电流密度，微孔在 整个隔膜材
料中的分布应当均匀。孔径的大小与分 布的均一性对电池性能有直接的影响： 孔径太大，容易使正负极直接接触或易 被锂枝晶刺穿而造成短路；孔径太小 则
会增大电阻。微孔分布不匀，工作时会
形成局部电流过大，影响电池的性能。
(3)孔隙率。孔隙率对膜的透过性和电
锂离子电池隔膜基础
锂离子电池隔膜基础
隔膜在锂离子电池中起着非常重要的作用，它是电解液在阳极和阴极间的隔离物，允许正负电流通过，但又阻止它们的完全混合。
隔膜的性能会对电池的性能产生非常重要的影响，它必须具有良好的稳定性、良好的水分保护，同时还应具有良好的导电性和柔性。
隔膜的主要功能是防止电解质的渗透，保持正负极的电离状态，并能够有效地抵抗电池内部的氧的析出。
隔膜应具有柔软性，可以使电极表面平坦，无缺洞，并且能够有效地抑制电池内的氢气充放。
隔膜的常见材料有聚合物、金属薄膜和纳米纤维。
1.聚合物隔膜
聚合物隔膜是目前应用最广泛的类型，它的主要成分是石墨烯、碳纳米管、聚酰胺和乙烯基丙烯酸酯。
石墨烯和碳纳米管具有很好的导电性和绝缘性，对电解液渗透具有一定的阻挡性。
聚酰胺和乙烯基丙烯酸酯具有良好的柔韧性，以及很好的抗拉强度和抗撕裂性能，可以提高隔膜的耐湿性能。
2.金属薄膜隔膜
金属薄膜主要由铝、锌、锡和铜等金属组成，它具有较高的导电性，可以有效防止电解液的渗透，而且能够有效地抑制氢气的生成和放出。
3.纳米纤维隔膜。
锂离子电池隔膜基础知识
池
要功能是隔离正负极并阻止电池
概
内穿过，同时能够允许离子的通 过，从而完成在电化学充放电过
况
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。
2
隔
隔膜是一种具有纳米级微孔的
膜
高分子功能材料。也叫电池隔
及
膜、隔膜纸、多孔膜、离子交
制
换膜、分离膜、离子渗透膜等。
。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
的凸凹表面。被夹在正负极片间的
隔膜材料，需要承受很大的压力。
因此，为了防止短路，隔膜必须具
备一定的抗穿刺强度。经验上，锂
离子电池隔膜的穿刺强度至少为
11.38kg/mm。
22
隔 膜 特 性性 能之
理 化
(1)润湿性和润湿速度。较好的润湿性
有利于隔膜同电解液之间的亲和，
扩大隔膜与电解液的接触面，从而
13
聚 烯 材烃 料材 ）料 （ 原
聚乙烯英文名称：polyethylene ， 简称PE，是乙烯经聚合制得的一种 热塑性树脂。聚乙烯无味，无毒, 为白色蜡状半透明颗粒或粉末，柔 而韧，手感似蜡,具有优良的耐低 温性能(最低使用温度可达-70～100℃),化学稳定性好,能耐大多数 酸碱的侵蚀,常温下不溶于一般溶 剂,吸水性小,比水轻，电绝缘性能 优良。
锂离子电池隔膜基础ppt课件
Ls d
tGur
5.18
L d
式中：τ-孔的曲折度，Ls-气体或液体实际 通过的路程，d-隔膜的厚度
式中：tGur-Gurley值；τ-孔的曲折度；L膜厚（cm）; ε-孔隙率；d-孔径
用压降仪来测量电池隔膜的透气率
东燃16u 东然20u celgard20u celgard25u
隔膜空气渗透性/s
械性能的耐久性； 7. 隔膜不含有电解液能溶解的颗粒和金属及对电池
有害的物质。
.
隔膜作用
1. 将电池的正负极隔离以防止短路 2. 吸附电池中电化学反应进行必须的的电解质
溶液,确保有高的离子电导率 3. 保证在电池发生异常时为提高电池的安全性
而附加的使电池反应停止的功能
.
对隔膜的要求：
a.有一定的机械强度，保证在电池变形条件下不破 裂；
下，隔膜的厚度越薄越好。现在，新型的高能电池大都采用膜厚 20μm或 16μm的单层隔膜；电动汽车(EV)和混合电动汽车(HEV)所用电池的隔膜在 40μm左右，这是电池大电流放电和高容量的需要，而且隔膜越厚，其机械强 度就越好，在组装电池过程中不易短路。
隔膜 构造 厚度
Celgard2320 PP/PE/PP 25/20/16
采用单轴拉伸时，膜在拉伸方向与垂直拉伸方向强度不同，而采用双轴拉伸制备的隔 膜其强度在两个方向上基本一致。
东然-16u 东燃-20u Celgard-20u Celgard-25u
抗拉强度均值/Mpa 132.2 141.7 199.6 205.9
伸长率均值/% 89.64 107.96 48.06 77.16
.
(3)孔隙率。
透过性可用在一定时间和压力下通过隔膜气体的量的多少来表征，主要反 映了锂离子透过隔膜的通畅性。孔隙率对膜的透过性和电解液的容纳量 非常重要。大多数商用锂离子电池隔膜的孔隙率在40％- 50％之间。
锂离子电池隔膜培训
隔膜基础知识
锂离子电池对隔膜的要求包括： （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）耐电解液腐蚀，有足够的化学和电化学稳定性，这是由于电解质的 溶剂为强极性的有机化合物； （4）具有良好的电解液的浸润性，并且吸液保湿能力强； （5）力学稳定性高，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； （8）受热收缩率小，否则会引起短路，引发电池热失控。除此之外，动 力电池通常采用复合膜，对隔膜的要求更高。
接触角仪测量方法为在隔膜上滴下电解液，测定液滴两端的距离与高度，计算出接 触角，具体计算方法如图 4 所示。
6.浸润性
接触角仪可定量的给出电解液对隔膜的浸润性，还可通过捕捉液滴在隔膜表面 铺展开来的动态影像计算出浸润速率等数据。该方法亦无参考标准，各个厂家可根 据自己的需求制定该项技术指标，接触角 <37°则视为浸润性较好。
a、隔开锂电池的正、负极，防止正、负极接触形成短路； b、薄膜中的微孔能够让锂离子通过，形成充放电回路。
Fig. 1.Schematic illustration of a typical lithium-ion battery.
隔膜基础知识
高性能锂电池需要隔膜具有厚度均匀性以及优良的力学性能（包括拉伸强度 和抗穿刺强度）、透气性能、理化性能（包括润湿性、化学稳定性、热稳定性、安 全性）。隔膜的优异与否直接影响锂电池的容量、循环能力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。
锂离子电池隔膜相关知识
锂离子电池隔膜相关知识锂离子电池是一种广泛应用于手机、平板电脑、电动汽车等领域的电池。
而隔膜是锂离子电池中极为重要的组成部分，起到分隔正负极的作用。
本文将围绕锂离子电池隔膜展开详细介绍。
一、锂离子电池隔膜的作用隔膜是锂离子电池中的重要组成部分，不仅要分隔正负极，而且要能够让锂离子通过。
它的主要作用有以下几个方面：1.防止正负极之间短路，以免电池发生故障。
2.热量不均匀时，隔膜还可以阻止热流向正负极传递，保护电池安全性。
3.能够防止电池内部严重的化学反应发生，保证电池寿命。
4.通过调整隔膜孔径和孔隙度的大小，可以影响电池中锂离子的传输性能，达到增加电池容量的目的。
二、锂离子电池隔膜的种类锂离子电池隔膜的种类一般有以下三种：1.聚丙烯隔膜聚丙烯隔膜具有良好的热稳定性和化学稳定性，使用寿命长，且在电池过充和过放时不易熔化。
它是目前应用最广泛的隔膜。
2.聚酰胺隔膜聚酰胺隔膜在电池的容量和寿命上相对聚丙烯隔膜有更好的表现，但其价格相对较高。
3.陶瓷隔膜陶瓷隔膜具有良好的化学稳定性，耐高温，耐电化学腐蚀，且有良好的防火性能。
但其价格较高，制造难度也较大。
三、锂离子电池隔膜的发展趋势锂离子电池技术的不断升级，为研发更加稳定、高效、安全的电池隔膜提供了宝贵的机遇。
近年来，一些新型材料，如锂离子导体和多层复合膜，已经应用在电池隔膜中，可以有效提高电池的性能和安全性。
此外，目前锂离子电池的生产已逐步向智能化、自动化方向发展。
通过引入大数据分析、人工智能等技术，优化锂离子电池的生产流程和制造质量，将成为未来隔膜发展的一大趋势。
四、锂离子电池隔膜应该如何选择在选择锂离子电池隔膜时，应该从以下几个方面考虑：1. 电池容量和寿命根据电池的容量和使用的环境选择对应的隔膜。
2. 安全性和可靠性选择具有良好化学稳定性和耐高温、耐电化学腐蚀性、防火性能良好的隔膜。
3. 成本对于普通的使用场合，选择价格相对较低的聚丙烯隔膜即可。
总之，锂离子电池隔膜是锂离子电池的关键组成部分之一，其质量和性能直接影响到电池的使用寿命和安全性。
锂离子电池隔膜相关知识
锂离子电池隔膜相关知识锂离子电池隔膜是电池中非常重要的一个部件，主要作用是隔离正、负极，防止电解质在两极之间短路，从而影响电池的正常运行。
除此之外，隔膜还具有控制电池内部反应速率、稳定电压和提高电池寿命等重要作用。
下面就来介绍一下锂离子电池隔膜的相关知识。
一、隔膜的类型目前，锂离子电池隔膜的类型主要有以下几种：1.聚合物隔膜：是目前用得最多的一种隔膜，具有较高的热稳定性、较小的内阻和良好的电解液湿润性。
2.玻璃纤维隔膜：通常用于高温应用，具有较高的耐热性，但对于电解质的湿润性较差。
3.陶瓷隔膜：是目前最新研发的一种隔膜，具有优异的耐高温性和机械性能。
4.晶格氧化物隔膜：通过在金属箔上沉积氧化物陶瓷保护层制成，具有优异的抗渗透性和高电导率。
二、隔膜的材料及制造工艺隔膜的材料主要有聚合物、陶瓷、玻璃纤维和晶格氧化物等。
其中，聚合物材料由于其良好的湿润性、塑性和热稳定性，成为了制造锂离子电池隔膜的主要选择。
聚合物隔膜的制造工艺可以分为两种：一种是湿法制造，利用溶剂交联等方法制备；另一种是干法制造，通过高压和高温的方法制造而成。
三、隔膜的性能参数1.厚度：隔膜厚度对于电池的内阻、容量和性能具有重要影响。
一般隔膜的厚度为10-50um。
2.孔径：隔膜的孔径可以影响电解液的传导及电池的实际性能表现。
3.热稳定性：隔膜的热稳定性主要指在高温环境下，隔膜的变形率、气泡、缩孔等，越低越好。
4.抗渗透性：隔膜的渗透性指隔膜对电解液的耗损程度，抗渗透性越好，电池的寿命越长。
5.氧化还原性能：隔膜的氧化还原性能能够影响电池的负荷承载能力和寿命。
综上所述，锂离子电池隔膜作为电池中至关重要的一个部件，对于电池的安全性、性能和寿命等方面有着至关重要的影响。
在电池生产中，应该根据实际需求和使用环境选择适当的隔膜材料和制造工艺，并注意控制隔膜的厚度、孔径、热稳定性、抗渗透性和氧化还原性能等关键性能指标，以进一步提高锂离子电池的性能和可靠性。
锂离子电池隔膜基础知识
锂离子电池隔膜基础知识锂离子电池是一种广泛应用于便携式电子设备和电动汽车等领域的重要能量存储装置。
而隔膜作为锂离子电池的关键组成部分之一，起着分隔正负极电解液，防止短路和通电性能的调控等重要作用。
下面将针对锂离子电池隔膜的基础知识进行详细介绍。
锂离子电池隔膜的基本结构包括基材和涂层两部分。
基材主要由聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等高分子材料构成，它们具有良好的化学稳定性、物理性能和导电性能。
涂层则主要由聚丙烯酸（PPA）等材料构成，它们能提供一定的离子导电性。
1.隔离正负极电解液：锂离子电池隔膜能有效地分隔正负极电解液，阻止锂离子的直接接触。
这样可以避免正负极短路，减少电池的安全风险。
2.调控通电性能：锂离子电池隔膜的孔径大小和形状可以影响锂离子的传输速率和电池的内阻。
通过调控隔膜的孔径大小和形状，可以提高电池的输出功率和循环寿命。
3.限制电解液的扩散：锂离子电池隔膜可以限制电解液中的溶剂和盐类的扩散，防止电解液的流失和混合，维持电池的稳定性和可靠性。
1.良好的机械强度：锂离子电池隔膜需要具有足够的机械强度，以抵抗外界的挤压和变形。
2.优异的热稳定性：锂离子电池运行时会产生较高的温度，因此隔膜需要具备良好的热稳定性，以避免隔膜的热退化和电池性能的下降。
3.良好的离子导电性：隔膜要具备良好的离子传输性能，以保证锂离子的快速传输，提高电池的输出功率。
4.优异的化学稳定性：隔膜需要具备良好的化学稳定性，以避免与电解液中的溶剂和盐类发生反应，导致隔膜的化学降解和电池性能的下降。
5.适当的孔径和孔隙率：隔膜的孔径大小和孔隙率会影响锂离子的传输速率和电池的内阻。
孔径和孔隙率过大会导致电池容量下降，而孔径和孔隙率过小会导致电池内阻过高。
隔膜的制备方法：1.干法制备：干法制备的隔膜是利用电解纸或高分子薄膜的物理和化学性质进行制备。
常见的干法制备方法有水热法、吹膜法、拉伸法等。
2.液相制备：液相制备的隔膜是利用溶液中的高分子材料通过涂覆、浸渍等方法形成的。
锂离子电池隔膜及粘结剂基础知识
锂离子电池隔膜及粘结剂基础知识首先，我们来了解一下锂离子电池隔膜的作用和特点。
隔膜主要用于隔离正负极之间的电解液，防止直接接触造成短路，同时能允许锂离子的传输。
隔膜一般由聚合物材料制成，具有较好的电解质浸透性、电解质阻挡特性和机械稳定性等特点。
目前市场上主要使用的隔膜材料包括聚丙烯膜（PP）、聚乙烯膜（PE）、聚砜膜等。
其中，聚丙烯膜是最常用的隔膜材料，因其具有较好的化学稳定性、热稳定性和机械强度。
隔膜的关键性能包括电导率、孔隙率、耐热性和耐化学腐蚀性等。
电导率是指电解质在隔膜中传导的性能，高电导率可以提高锂离子电池的放电性能。
孔隙率指隔膜中的孔隙比例，较高的孔隙率可以增加电解液的浸透性，提高锂离子的传输速率。
耐热性是指隔膜在高温环境下的抗变形能力，耐化学腐蚀性则是指隔膜具有较强的耐腐蚀性，能够抵御主要成分为六氟磷酸锂的锂离子电池电解液的腐蚀。
接下来，我们来了解一下锂离子电池粘结剂的作用和特点。
粘结剂主要用于固定正负极材料和隔膜，确保它们之间的稳固连接，同时提供一定的机械支撑性。
一般来说，锂离子电池使用的粘结剂主要有聚合物粘结剂和无机粘结剂两种。
聚合物粘结剂具有较好的粘结性能和柔韧性，能够提供较好的机械支撑性，而无机粘结剂则具有较好的导电性能和耐高温性能。
粘结剂的关键性能包括黏度、粘结强度、导电性和耐化学腐蚀性等。
黏度是指粘结剂的流动性，越低代表越容易涂布在材料表面。
粘结强度是指粘结剂与正负极材料和隔膜之间的黏结程度，强的粘结强度可以确保电池组件的稳固连接。
导电性是指粘结剂能否良好地导电，较好的导电性能能提高锂离子电池的放电性能。
耐化学腐蚀性是指粘结剂具有较强的耐腐蚀性，能够抵御锂离子电池电解液的腐蚀。
总之，锂离子电池隔膜和粘结剂是保证锂离子电池性能稳定与安全的关键部件。
优质的隔膜可以提高电池的性能表现，如电导率和孔隙率等；而优质的粘结剂则可以确保电池组件的稳固连接和较好的导电性能。
因此，在锂离子电池的研制过程中，对于隔膜和粘结剂的选择和优化是十分重要的。
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收卷
湿法工艺流程图
在线测厚
3.隔膜的市场情况
3.1市场的发展趋势
从体体积积上上
小体积 隔膜厚度越薄越好
手机、 数码相机等
大体积 隔膜厚度有一定的要求
电动自行车、 电动汽车
3.隔膜的市场情况
电池隔膜的研究重点：开发制造工艺简单、制造成本低的途径，这对于提高电池
性能和降低电池成本具有重要的实际意义，最终要使产品的孔径尺寸适当、孔隙率 高、机械强度能满足要求。
通道畅通无阻，而且在电池体系中，不可避免的会有大量的副反应发生，消耗大量的电解液，
所以必须有足够的贮备，否则就会由于电解液的缺少引起界面电阻的增加，同时还会加速电解
液的消耗，这将是恶性的循环，所以吸液率是个很重要的隔膜参数。
pcuptake (M2 M1) M1
式中 M1—浸泡后质量(g)； M2—干膜质量(g)
电池隔膜发展的趋势：要求有较高的孔隙率和抗撕裂强度、较低的电阻、较好的
抗酸碱能力和良好的弹性等。
电池隔膜具有高附加值：聚丙烯原料的价格为8000元/吨，加工成隔膜后为300
万元/吨。
3.2生产隔膜企业介绍
1.美国Celgard公司 Celgard公司成立于1981年，注册资本2亿
美金，全球共分四个事业部，电池隔膜事业 部2007年全球总销售金额为8.5亿美金。 Celgard持有干法单向拉伸制造工艺的专利， 并且有MBI、BYD两大客户的支持，成为干 法聚烯烃隔膜的领跑者。
原理：熔融挤出／拉伸／热定型法的制备原理是聚合物熔体在高应力场下结晶，
形成具有垂直于挤出方向而又平行排列的片晶结构，然后经过热处理得到弹性材料。 具有硬弹性的聚合物膜拉伸后片晶之间分离，并出现大量微纤，由此而形成大量的 微孔结构，再经过热定型即制得微孔膜。
挤出 切割
退火/拉伸 涂层/叠片
湿法隔膜生产过程
时候，隔膜应当保持原来的完整性和一定的机械强度，继续起到正负电极的隔离作用，防止短路的发生。
TMA（Thermal mechanical analysis） 技术是测量高温时隔膜完整性的方法，它可测出隔膜形状随温度的变化。 TMA是测量温度直线上升时隔膜在荷重时的形变，通常隔膜先表现出皱缩，然后开始伸长，最终断裂。
0
100
200
300
Temperature (癈)
Celgard_C Celgard_M Comp1 Comp2
400
Comp3
(5)隔膜的电阻
隔膜的电阻率实际上是微孔中电解液的电阻率，它与很 多因素有关，如孔隙度、孔的曲折度、电解液的电导率、 膜厚和电解液对隔膜材料的润湿程度等。
测试隔膜电阻更常用的是交流阻抗法(EIS)，施加正弦 交流电压信号于测量装置上，通过测量一定范围内不同 频率的阻抗值，再用等效电路分析数据，得到隔膜与电 极界面的信息。由于薄膜很薄，往往存在疵点而使测量 结果的误差增大，因此经常采用多层试样，再取测量的 平均值。
提下，隔膜的厚度越薄越好。现在，新型的高能电池大都采用膜厚 20μm或 16μm的单层隔膜；电动汽车(EV)和混合电动汽车(HEV)所用电池的隔膜在 40μm左右，这是电池大电流放电和高容量的需要，而且隔膜越厚，其机械强 度就越好，在组装电池过程中不易短路。
隔膜 构造 厚度
Celgard2320 PP/PE/PP 25/20/16
化热处理、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，可以增加隔膜的孔径。
干法的关键技术在于聚合物熔融挤出铸片时要在聚合物的粘流态下拉伸300倍左
右以形成硬弹性体材料。其工艺流程如下：①将PE、PP分别于熔融挤出，拉伸300 倍左右流延铸片成12µm的膜；②将PE、PP膜进行热复合、热处理、纵向拉伸、热定 型。
b.具有良好的离子透过能力，以降低电池内阻； c.优良的电子绝缘性，以保证电极间有效的隔离； d.具备抗化学及电化学腐蚀的能力，在电解液中稳
定性好； e.吸收电解液的能力强； f.成本低，适于大规模工业化生产； g.杂质含量少，性能均匀。
1.1隔膜的结构特性
(1)厚度。锂离子电池隔膜的厚度一般≤25μm。在保证一定的机械强度的前
锂离子电池隔膜
应用于锂离子电池的聚烯烃隔膜
主要内容
1.隔膜的性质及测试方法。 2.隔膜的制造工艺 3.隔膜的发展及市场情况
1.隔膜应具备的基本性质
1. 使正负极材料避免物理接触,防止短路； 2. 易于润湿,具有良好的保液能力； 3. 具有电解液离子的透过性和低的离子电阻； 4. 具有化学和电化学稳定性； 5. 隔膜尽可能薄； 6. 隔膜保证要有一定的强度，并具有足够的物理机
膜吸液量的测定: 用电解液来测定。取一小块膜， 萃取增塑剂后干燥称量干重 M1。然后将膜在电解液中浸 泡30min，待膜充分吸收电 解液后取出。用滤纸轻轻吸去 膜表面的电解液，称重M2。
(3)化学稳定性
隔膜在电解液中应当保持长期的稳定性，在强 氧化和强还原的条件下，不与电解液和电极物 质发应。
式中 Wd—微孔膜重量(g)；Ww—浸泡后重量(g)；Wb—正丁醇的质量(g)； ρb—正丁醇的密度(g/cm3)；Vp—干膜体积(cm3)
(4)透过性。
一定条件下（压力，测定面积）一定量空气通过隔膜所需要的时间，称作Gurly值．隔膜透 过性的大小是隔膜孔隙率、孔径、孔的形状及孔曲折度等隔膜内部孔结构综合因素影响的结果。
(2)抗刺穿强度。
抗穿刺强度是指施加在给定针形物上用来戳穿给定隔 膜样本的质量，它用来表征隔膜装配过程中发生短路的 趋势。经验上，锂离子电池隔膜的穿刺强度至少为 11.38kg/mm。
由于电极是由活性物质、炭黑、增塑剂和PVDF混合 后，被均匀地涂覆在金属箔片上，再经120℃真空干燥 后制作而成的，所以电极表面是由活性物质和炭黑混合 物的微小颗粒所构成的凸凹表面。被夹在正负极片间的 隔膜材料，需要承受很大的压力。
采用单轴拉伸时，膜在拉伸方向与垂直拉伸方向强度不同，而采用双轴拉伸制备的隔 膜其强度在两个方向上基本一致。
东然-16u 东燃-20u Celgard-20u Celgard-25u
抗拉强度均值/Mpa 132.2 141.7 199.6 205.9
伸长率均值/% 89.64 107.96 48.06 77.16
东然-16u 东燃-20u Celgard-20u Celgard-25u
基重（g/m2） 9.0～11.5 11.0～14.0 9.5～12.5 11.5～15.5
1.2隔膜的力学性能
(1)抗张强度：隔膜的抗张强度与膜的制作工艺有关。
拉伸强度：MD tension,TD tension
东燃隔膜的抗拉强度要小于celgard，但伸长量要大于celgard。
90℃/min
1000000
100000
10000
Comp1 Comp2 Celgard 16µm Celgard 20µm
陡坡 = 快速闭合
电阻(ohms-cm )²
1000
100
10
平直曲线意味着闭合被保
1
持。
60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210
东燃 PE 20/16
旭化成 PE
20/16
宇部 PP/PE/PP
20
(2)孔径和分布。
作为电池隔膜材料，本身具有微孔结构，容许吸纳电 解液；为了保证电池中一致的电极/电解液界面性质和 均一的电流密度，微孔在整个隔膜材料中的分布应当均 匀。孔径的大小与分布的均一性对电池性能有直接的影 响：孔径太大，容易使正负极直接接触或易被锂枝晶刺 穿而造成短路；孔径太小则会增大电阻。微孔分布不匀， 工作时会形成局部电流过大，影响电池的性能。
1.3 理化性质
(1)润湿性和润湿速度。
隔膜的润湿性不好会增加隔膜和电池的电 阻，影响电池的循环性能和充放电效率。隔膜 的润湿速度是指电解液进入隔膜微孔的快慢， 它与隔膜的表面能、孔径、孔隙率、曲折度等
特性有关。
（2）隔膜的吸液率
由于电池隔膜材料兼具电解质的功能，所以必须具备下列条件：足够的吸液率以保证离子
(6)自闭性能
在一定的温度以上时，电池内的组分将发生放热反应而导致“自热”，另外由于充电器失灵、 安全电流失灵等将导致过度充电或者电池外部短路时，这些情况都会产生大量的热量。由于聚 烯烃材料的热塑性质，当温度接近聚合物熔点时，多孔的离子传导的聚合物膜会变成无孔的绝 缘层，微孔闭合而产生自关闭现象，从而阻断离子的继续传输而形成断路，起到保护电池的作 用，因此聚烯烃隔膜能够为电池提供额外的保护。
(3)孔隙率。
透过性可用在一定时间和压力下通过隔膜气体的量的多少来表征，主 要反映了锂离子透过隔膜的通畅性。孔隙率对膜的透过性和电解液的容 纳量非常重要。大多数商用锂离子电池隔膜的孔隙率在40％- 50％之间。
P% (Ww Wd ) (Vb b )
将已称重的微孔膜（ Wd ）在正丁 醇中浸泡2h后取出，用滤纸将其表 面的液体轻轻吸干，再进行称重 （ Ww ），即可得到微孔膜所吸收 正丁醇的质量Wb= Ww- Wd。
Temperature (°C)
2.隔膜的制造工艺
隔膜的制备方法
干法
单向拉伸 双向拉伸
熔融拉伸（MSCS） 美国celgard、日 ntek
优点：较好的控
制孔径及孔隙率。
缺点：需使用溶
剂，产生污染，提 高成本。
干法制备隔膜
定义：干法是将聚烯烃树脂熔融、挤压、吹制成结晶性高分子薄膜，经过结晶
Celgard Trilayer产品主要性能指标
Celgard隔膜扫描电镜图
Celgard隔膜的DSC分析