鋰電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使電池的正、負(fù)極分隔開來，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質(zhì)離子通過的功能。隔膜材質(zhì)是不導(dǎo)電的，其物理化學(xué)性質(zhì)對電池的性能有很大的影響。電池的種類不同，采用的隔膜也不同。對于鋰電池系列，由于電解液為有機(jī)溶劑體系，因而需要有耐有機(jī)溶劑的隔膜材料，一般采用高強(qiáng)度薄膜化的聚烯烴多孔膜。

鋰電池隔膜的要求

一、具有電子絕緣性，保證正負(fù)極的機(jī)械隔離。

二、有一定的孔徑和孔隙率，保證低的電阻和高的離子電導(dǎo)率，對鋰離子有很好的透過性。

三、由于電解質(zhì)的溶劑為強(qiáng)極性的有機(jī)化合物，隔膜必須耐電解液腐蝕，有足夠的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性。

四、對電解液的浸潤性好并具有足夠的吸液保濕能力。

五、具有足夠的力學(xué)性能，包括穿刺強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等，但厚度盡可能小。

六、空間穩(wěn)定性和平整性好。

七、熱穩(wěn)定性和自動關(guān)斷保護(hù)性能好。動力電池對隔膜的要求更高，通常采用復(fù)合膜。[1]

鋰離子電池隔膜的主要性能要求有：厚度均勻性、力學(xué)性能（包括拉伸強(qiáng)度和抗穿刺強(qiáng)度）、透氣性能、理化性能（包括潤濕性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、安全性）等四大性能指標(biāo)。[2]

鋰離子電池的隔膜性能

隔膜位于正極和負(fù)極之間，主要作用是將正負(fù)極活性物質(zhì)分隔開，防止兩極因接觸而短路；此外在電化學(xué)反應(yīng)時，能保持必要的電解液，形成離子移動的通道。隔膜材質(zhì)是不導(dǎo)電的，電池的種類不同，采用的隔膜也不同。對于鋰離子電池，由于電解液為有機(jī)溶劑體系，其隔膜要求具有以下性能。

①在電池體系內(nèi)，其化學(xué)穩(wěn)定性要好，所用材料能耐有機(jī)溶劑。

②機(jī)械強(qiáng)度大，使用壽命長。

③有機(jī)電解液的離子電導(dǎo)率比水溶液體系低，為了減少電阻，電極面積必須盡可能大，因此隔膜必須很薄。

④當(dāng)電池體系發(fā)生異常時，溫度升高，為防止產(chǎn)生危險，在快速產(chǎn)熱溫度(120～140℃)開始時，熱塑性隔膜發(fā)生熔融，微孔關(guān)閉，變?yōu)榻^緣體，防止電解質(zhì)通過，從而達(dá)到遮斷電流的目的。

⑤從鋰電池的角度而言，要能被有機(jī)電解液充分浸漬，而且在反復(fù)充放電過程中能保持高度浸漬。

電池中常用的隔膜材料一般是用纖維素或編織物、合成樹脂制得的多微孔膜。鋰離子電池一般采用高強(qiáng)度、薄膜化的聚烯烴系多孔膜，常用的隔膜有聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)微孔隔膜，以及丙烯與乙烯的共聚物、聚乙烯均聚物等。

鋰離子電池的廣泛應(yīng)用

近年來，將聚合物電解質(zhì)用于鋰離子電池已實現(xiàn)了商品化，聚合物電解質(zhì)在鋰離子電池中既是離子遷移的通道，又起到正負(fù)極材料間的隔膜作用。聚合物電解質(zhì)可分為固體聚合物電解質(zhì)及凝膠聚合物電解質(zhì)，作為實用的聚合物電解質(zhì)隔膜必須滿足以下幾個必要條件：①具有高的離子電導(dǎo)率，以降低電池內(nèi)阻；②鋰離子的傳遞系數(shù)基本不變，以消除濃度極化；③可以忽略的電子導(dǎo)電性，以保證電極間有效的隔離；④電極材料有高的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性；⑤低廉的價格，合適的化學(xué)組成，保證對環(huán)境友好。

由于固體聚合物電解質(zhì)室溫電導(dǎo)率較低，難于商品化。凝膠聚合物電解質(zhì)通過固定在聚合物網(wǎng)絡(luò)中的液體電解質(zhì)分子實現(xiàn)離子傳導(dǎo)，既有固體聚合物的穩(wěn)定性，又有液態(tài)電解質(zhì)的高離子傳導(dǎo)率，顯示出良好的應(yīng)用前景。

將聚合物電解質(zhì)與聚乙烯、聚丙烯膜一起組成聚合物鋰離子電池隔膜，膠體聚合物覆蓋或填充在微孔膜中，與無隔膜的聚合物電解質(zhì)鋰離子電池相比，具有更優(yōu)越的性能，如：①內(nèi)部短路時能提供更好的保護(hù)；②可以減少電解質(zhì)層的厚度；③過度充電時可提供足夠的安全性；④有較好的力學(xué)性能及熱穩(wěn)定性。可以看出，聚乙烯、聚丙烯膜由于其特殊的結(jié)構(gòu)與性能，在離子電池隔膜中占有很重要的地位，除非有真正的不含液體的聚合物電解質(zhì)出現(xiàn)。

根據(jù)不同的物理、化學(xué)特性，鋰電池隔膜材料可以分為：織造膜、非織造膜（無紡布）、微孔膜、復(fù)合膜、隔膜紙、碾壓膜等幾類。聚烯烴材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和相對廉價的特點，因此聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴微孔膜在鋰電池研究開發(fā)初期便被用作鋰電池隔膜。盡管近年來有研究用其他材料制備鋰電池隔膜，如采用相轉(zhuǎn)化法以聚偏氟乙烯（PVDF）為本體聚合物制備鋰電池隔膜，研究纖維素復(fù)合膜作為鋰電池隔膜材料等。然而，至今商品化鋰電池隔膜材料仍主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。市場化的隔膜材料主要是以聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯（polypropylene，PP）為主的聚烯烴（Polyolefin）類隔膜，其中PE產(chǎn)品主要由濕法工藝制得，PP產(chǎn)品主要由干法工藝制得。至于PE和PP這兩種材料的特性。

總體而言：

①PP相對更耐高溫，PE相對耐低溫；

②PP密度比PE小；

③PP熔點和閉孔溫度比PE高；

④PP制品比PE脆；

⑤PE對環(huán)境應(yīng)力更敏感。

主要的隔膜材料產(chǎn)品有單層PP、單層PE、PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆、雙層PP/PE、雙層PP/PP和三層PP/PE/PP等，其中前兩類產(chǎn)品主要用于3C小電池領(lǐng)域，后幾類產(chǎn)品主要用于動力鋰電池領(lǐng)域。在動力鋰電池用隔膜材料產(chǎn)品中，雙層PP/PP隔膜材料主要由中國企業(yè)生產(chǎn)，在中國大陸使用，這主要是因為目前階段還沒有中國企業(yè)能將PP與PE制成雙層復(fù)合膜的技術(shù)和能力。而全球汽車動力鋰電池使用的隔膜以三層PP/PE/PP、雙層PP/PE以及PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆等隔膜材料產(chǎn)品為主。

與此同時，其他一些新型隔膜材料產(chǎn)品也在不斷涌現(xiàn)并開始實現(xiàn)應(yīng)用，不過，因量少價高，主要還是用在動力鋰電池制造領(lǐng)域。這些產(chǎn)品主要有：涂層處理的聚酯膜（PET，PolyethyleneTerephthalate）、纖維素膜、聚酰亞胺膜（PI）、聚酰胺膜（PA），氨綸或芳綸膜等等。這些隔膜的優(yōu)點是耐高溫，且具有低溫輸出、充電循環(huán)壽命長、機(jī)械強(qiáng)度適中的特點。總的來看，鋰電池隔膜材料產(chǎn)品呈現(xiàn)出明顯的多樣化發(fā)展趨勢。