锂离子电池隔膜基础知识培训手册
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
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(2)化学稳定性。隔膜在电解液中应当
隔 膜 特 性 之 理 化 性 能
保持长期的稳定性，在强氧化发应。 和强还原的条件下，不与电解液和 电极物质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。 (3)热稳定性。电池在充放电过程中会 释放热量，尤其在短路或过充电的 时候，会有大量热量放出。因此， 当温度升高的时候，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。
微 孔 膜 结 构 关与 系性 能 之 间 的
2.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 。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。
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。
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方法B： 通过调节使试样两侧形成一个恒定的压差，测定一定时间内垂直通过试样给 定面积的气流流量，计算透气率等参数。
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5.孔隙率
隔膜孔隙率的定义是空隙的体积占整个体积的比例，微孔材料中常见的孔通常 包含通孔、盲孔、闭孔 3 种结构。
弯曲度 弯曲度主要指隔膜分切后产生的弧形，弧形明显时会造成叠片不齐，卷绕时
产生涡状，造成极片外露进而短路。将隔膜条平铺于桌面上，与钢板尺边缘进 行平行度的对比，可以得到隔膜的弧度。
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4.透气度
透气度反映隔膜的透过能力，一般采用 Gurley 法进行测定，即一定体积的 气体，在一定压力条件下通过给定面积的隔膜所需要的时间。与电池内阻成正比， 数值越大，内阻越大。
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6.浸润性
目前对浸润性的测试主要有目测法和用接触角仪进行接触角的测量。 目测法是用微量注射器吸取电解液，滴加在隔膜上并开始计时，观察电解液何时将 隔膜完全浸润，并停止计时。 此种方法无法定量的表征隔膜对电解液的浸润性，但可用于甄别对电解液浸润性不 好的隔膜，一般 2~3s 内可完全浸润的隔膜视为浸润性较好。
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隔膜种类 (Separator classification）
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隔膜性能指标 (Performance index)
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1.红外光谱
红外光谱可用于确定隔膜的化学组成，例如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚 酰亚胺（PI）等，通过了解隔膜的化学组成可初步定性判定隔膜的熔断温度、பைடு நூலகம்孔 特性、电化学稳定性等基本特性。
目前孔隙率的测试方法主要有吸液法、计算法和测试法。
锂离子电池隔膜工程手册(优.选)
隔膜手册（大众版）目录一、概述 (1)1.1 隔膜制备原理 (1)1.2 隔膜基体材料 (2)二、隔膜的基本参数及对电池的影响 (4)2.1 隔膜的作用 (4)2.2 锂离子电池对隔膜的基本要求 (4)2.3 隔膜的基本参数及其对电池性能的影响 (4)三、隔膜的测试方法及性能参数表 (10)3.1 隔膜性能的测试方法 (10)3.2 不同隔膜性能参数表 (11)四、隔膜的生产方法 (16)4.1 湿法隔膜制造原理 (16)4.2 干法隔膜制造原理 (19)4.3 涂覆隔膜制造原理 (21)五、隔膜常见问题原理分析及应对方法 (28)5.1 干法常见问题分析及应对方法 (28)5.2 湿法常见问题分析及应对方法 (28)5.3 涂覆常见问题分析及应对方法 (28)六、隔膜行业的市场环境（数据截止2015年3月） (31)6.1 中国锂电池隔膜市场特点分析 (31)6.2 中国隔膜企业介绍 (32)6.3 海外主流隔膜厂家简介 (35)说明1、该手册包括隔膜制备原理、工艺、产品检验标准、产品性能参数表、常见问题分析、客诉处理等内容；2、该手册可用于品质人员、非现场技术人员的日常培训学习，全面的了解产品的各方面性能，对品质工作、技术研发、工艺改进起到一定的支撑作用；3、该手册可用于生产现场主管、班组长的培训，增加他们的现场问题的处理能力，解放现场工艺技术人员。
另外增加他们对产品整体性能的了解，更好的去关注和控制本工序产品的性能。
4、该手册可用于营销、客服等人员，实现营销人员的技能专业化，可以为客户提供更快、更专业的营销服务。
一、概述在锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。
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。
隔膜通俗点的描述就是一层多孔的塑料薄膜，是锂电材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料，约占锂电池成本的10%左右。
锂离子电池隔膜基础知识
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。
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。
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隔膜需要在电池使用的温度范围内（-20℃～60℃）保持 热稳定。一般来说目前隔膜使用的PE或PP材料均可以满足 上述要求。
通常，真空条件下，90℃恒温60分钟，隔膜横向纵向收 缩应小于5%。
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⑧热关闭温度
热关闭温度：将模拟电池（两平面电极中间夹一隔膜， 使用通用锂离子电池用电解液）加热，当内阻提高三 个数量级时的温度。 闭孔温度：外部短路或非正常大电流通过时产生的热 量使隔膜微孔闭塞时的温度。 熔融破裂温度：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。
对于动力电池来说，由于装配过程的机械要求，往 往需要更厚的隔膜，当然对于动力用大电池，安全性也 是非常重要的，而厚一些的隔膜往往同时意味着更好的 安全性，EV/HEV使用的是厚度为40微米左右的隔膜。
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②透气率
MacMullin 数 ：含电解液的隔膜的电阻率和电解液本 身的电阻率之间的比值 。此数值越小越好，消耗型锂离 子电池的这个数值为接近 8。
来比较两种隔膜的浸润度。
④化学稳定性
要求隔膜在电化学反应中是惰性的，且对强还原、 强氧化不活泼，机械强度不衰减，不产生杂质。一般 认为，目前隔膜用材料PE或PP可满足化学惰性要求。
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⑤孔径
防止电极颗粒直接通过隔膜 ，要求隔膜孔径为0.010.1μm, 小 于 0.01μm 时 ， 锂 离 子 穿 透 能 力 太 小 ， 大 于 0.1μm时，电池内部枝晶生成时电池易短路。
⑥穿刺强度
穿刺强度：在一定的速度（每分钟 3-5 米）下，让一个 没有锐边缘的直径为1mm 的针刺向环状固定的隔膜，为穿 透隔膜所施加在针上的最大力。
锂离子电池隔膜基础知识培训手册
锂离子电池隔膜基础知识培训手册第一章：引言（200字）随着现代社会对便携式电子设备和电动汽车等的需求不断增加，锂离子电池作为一种高能量、高功率储能装置得到了广泛应用。
而隔膜作为其中的一个重要组成部分，对电池的性能和安全性起到至关重要的作用。
本手册旨在对锂离子电池隔膜的基础知识进行培训，帮助读者深入了解隔膜的原理、分类、性能要求以及应用等方面的知识。
第二章：锂离子电池隔膜的原理与结构（400字）2.1锂离子电池隔膜的作用2.2锂离子电池隔膜的结构锂离子电池隔膜通常由微孔膜、隔膜保护层和粘结剂组成。
其中，微孔膜是隔膜的主要结构，其特点是具有一定的孔径和孔隙率，能够促进离子的传输。
隔膜保护层用于改善隔膜的化学和机械稳定性，降低隔膜的热收缩性。
粘结剂则用于固定微孔膜和隔膜保护层。
第三章：锂离子电池隔膜的分类（300字）3.1根据材料根据材料的不同，锂离子电池隔膜主要可以分为聚烯烃隔膜和陶瓷隔膜两类。
聚烯烃隔膜通常由聚丙烯（PP）或聚乙烯（PE）等高分子材料制成，具有较高的电导率和较低的成本，广泛应用于电池领域。
陶瓷隔膜则具有较高的热稳定性和机械强度，适用于高温和高功率应用场景。
3.2根据结构根据结构的不同，锂离子电池隔膜可以分为单层隔膜和复合隔膜两类。
单层隔膜通常由一层微孔膜制成，其优点是电池内部电阻较低。
复合隔膜则由两层或多层微孔膜通过层间粘结剂粘合而成，具有较好的机械强度和热稳定性。
第四章：锂离子电池隔膜的性能要求（400字）4.1电导率隔膜的电导率是衡量其性能的重要指标之一、较高的电导率能够降低电池的内阻，提高电池的功率性能。
因此，锂离子电池隔膜应具有较高的电导率，以确保电池的正常工作和性能的发挥。
4.2热稳定性4.3机械强度第五章：锂离子电池隔膜的应用（200字）锂离子电池隔膜广泛应用于各种领域，包括便携式电子设备、电动汽车、储能系统等。
在便携式电子设备中，隔膜能够确保电池的安全性和稳定性，提供持久的电力支持。
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锂离子电池隔膜基础知识
培训手册
This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
（一）聚烯烃隔膜分类
分类方
法
按材料分类按工艺分类按结构分类
种类
PP、PE、
PP/PE复合干法、湿法
单层PP、PE
多层PP、PE
三层
PP/PE/PP
（二）聚烯烃隔膜的主要原料
隔膜使用的聚烯烃材料目前主要是聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE ）两类。
聚烯烃材料具有强度高、耐酸碱腐蚀性好、防水、耐化学试剂、生物相容性好、无毒性等优点，在众多领域得到了广泛的应用。
当前，商品化的液态锂离子电池大多使用微孔聚烯烃隔膜，因为聚烯烃化合物在合理的成本范围内可以提供良好的机械性能和化学稳定性，而且具有高温自闭性能，更加确保了锂离子二次电池在日常使用上的安全性。
（三）聚烯烃隔膜的主要生产方法
1、热致相分离法（湿法—TIPS）
利用高分子材料和特定的溶剂在高温条件下完全相容，冷却后产生相分离的特性，使溶剂相连续贯穿于聚合物相形成的连续固态相中，经过拉伸扩孔后，将溶剂萃取后在聚合物相中形成微孔。
在目前湿法隔膜制造过程中，通常将聚烯烃树脂原料和一些其它低分子量的物质同混合，加热熔融混合均匀、经挤出拉伸成膜，再用易挥发溶剂把低分子物质抽提出来，形成微孔膜。
2、熔融拉伸法（干法—MSCS）
熔融拉伸法的制备原理是，高聚物熔体挤出时在拉伸应力作用冷却下结晶，形成平行排列的结晶结构，经过热处理后的薄膜在拉伸后晶体之间分离而形成狭缝状微孔，再经过热定型制得微孔膜。
在聚丙烯微孔膜制备中除了拉开片晶结构外，还可以通过在聚合物中添加结晶成核剂，形成特定的β晶型，然后在双向拉伸过程中发生β晶型向α晶型转变，晶体体积收缩产生微孔。
不同生产方法的隔膜特点
生产方
法
干法湿法
拉伸方
式
单向拉伸双向拉伸双向拉伸
工艺原
理
晶片分离晶型转换相分离
方法特点设备简单，投资
较小，工艺复
杂、成本高、环
境友好
设备复杂，
投资较大，
配方控制难
度高，生产
成本低
设备复杂、投
资较大、周期
长、工艺复
杂、成本高，
能耗大、有环
境污染
产品特点微孔尺寸小、分
布均匀，微孔导
通性好，能生产
不同厚度和不同
结构的产品，纵
向强度高、横向
强度低， TD 无
收缩
微孔尺寸
大、分布不
均匀，双向
强度均匀；
只能生产一
定厚度规格
PP 膜
孔径分布宽，
穿刺强度高；
适宜生产较薄
产品，只能生
产PE 膜
3、不同生产方法的隔膜电镜扫描图
图1 干法单向拉伸PP 隔膜SEM
图2 干法双向拉伸隔膜SEM
(a)
(b)
图3 湿法隔膜SEM
（四）聚烯烃隔膜的结构及特点
结构单层、双层单层、双层三层
材料PP PE PP/PE/PP 生产方干法干法、湿法干法
法
优点耐热性好、
透过性好
机械强度高低
温闭孔(130 ℃
左右)
综合了PP 、PE 膜优
点，机械强度好，安
全性更高
缺点安全关断温
度(闭孔温
度＞
140 ℃）
高于PE
耐高温性能不
如PP
高温透过性差
应用范围数码电池、
动力电池
数码电池数码电池
性能参数和使用要求
（一）隔膜的基本性能表征
1、孔隙率
孔隙率是孔的体积和隔膜体积的比值，即单位膜的体积中孔所占的体积百分比。
它与原材料树脂以及最终制品的密度有关，大多数锂离子电池隔膜的孔隙率在35%～60%之间。
孔隙率与隔膜的透过能力有一定关系，但孔隙率大并不代表隔膜的透过性好，因为透过性取决于微孔的导通率和孔径大小。
另外，对于一定的电解质，具有高孔隙率的隔膜可以降低电池的阻抗，但也不是越高越好，孔隙率太高，会使材料的机械强度变差。
4、孔径、孔径分布、孔的分布
一般隔膜的孔径在纳米级，双拉方式生产的隔膜的孔接近圆形，干法隔膜的孔为长条形。
孔径的大小与隔膜的透过能力有关，过小的孔径会抑制锂离子通过，过大的孔径有可能导致隔膜穿孔形成电池微短路导致电池自放电过快。
孔的分布不均匀有可能导致电池内部电流密度不一致，长期使用中锂离子可能沉积形成枝晶状刺穿隔膜。
制造方法孔径范
围
中值孔
径特点
单轴干
法0～400 90~120 孔径均匀，孔较小
双轴干法0～
3000 100~150
孔径不均匀，分
布宽
双轴湿法0～
1000 200~250
孔径较均匀，分
布宽
孔径和孔径分布一般采用压汞法测量，孔的分布均匀性一般采用SEM 观察。
5、力学性能
锂离子电池对隔膜机械强度的要求较高。
电池中的隔膜直接接触有硬表面的正极和负极，而且当电极上的毛刺、带尖角的大颗粒物质、甚至电池内部形成枝晶，都会引起隔离膜被穿破而引起电池短路或微短路，因此要求隔离膜的抗穿刺强度尽量高。
此外隔离膜拉伸强度和断裂伸长率也有一定要求。
单轴拉伸的隔膜在拉伸方向与垂直拉伸方向强度不同，而双轴拉伸制备的隔膜强度在两个方向上基本一致。
尽管如此，在实际应用中双向拉伸并没有性能上的优势。
因为电池卷绕的受力方向是纵向；横向拉伸会导致垂直方向的收缩，
(2) 机械性能—隔膜的拉伸强度高，穿刺强度高；
(3) 热稳定性—收缩率低，具有较低的闭孔温度和较高的破膜温度；
(4) 透过率好—孔隙率高，孔径分布均匀、透气性好；
(5) 表面无静电—不吸尘、易分离；
(6) 电解液浸润性—与电解液相容性好，吸液率高；
(7) 均匀性—厚度、透过率、热收缩等。
2、锂离子电池对隔膜使用的要求
电芯成型
方式
电池外形隔膜使用要求
手动卷
绕
方形、圆
形
隔膜单片使用，要求易分
开、易从卷针抽取
叠
片
方形、异
性
隔膜单片使用，要求易分
开
自动/半自动卷
绕
方形、圆
形
隔膜整卷使用，恒张力控
制，要求端面整齐
叠
片
方形、异
性
发展趋势。