鋰離子電池隔膜生產(chǎn)材料目前還是以聚烯烴為首選，聚烯烴材料具有強(qiáng)度高、防火、耐化學(xué)試劑、耐酸堿腐蝕性好、生物相容性好、無毒等優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。聚烯烴化合物可以提供良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，具有高溫自閉性能，確保鋰離子二次電池在日常使用上的安全性。
鋰離子電池隔膜主要性能要求：
1、厚度均勻性
隔膜的厚度均勻性與所有薄膜生產(chǎn)企業(yè)要求是一樣的，是一個(gè)永遠(yuǎn)追求的重要的質(zhì)量指標(biāo)，它直接影響隔膜卷的外觀質(zhì)量以致內(nèi)在性能，是生產(chǎn)過程嚴(yán)加控制的質(zhì)量指標(biāo)之一。鋰電池用戶對(duì)隔膜的分切有其特殊要求，除了有特殊的隔膜分切機(jī)、專業(yè)培訓(xùn)的專業(yè)分切人員外，與隔膜自身的厚度均勻性關(guān)系最為密切。
在自動(dòng)化程度很高的隔膜生產(chǎn)線上，隔膜厚度都是采用精度很高的在線非接觸式測(cè)厚儀 及快速反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和控制的。隔膜的厚度均勻性包括縱向厚度均勻性和橫向厚度均勻性。其中橫向厚度均勻性尤為重要。一般均要求控制在+1微米以內(nèi)。“南通天豐”公司厚度現(xiàn)已控制在+0.5微米以內(nèi)。
2、力學(xué)性能
隔膜的力學(xué)性能是影響其應(yīng)用的一個(gè)重要因素，如果隔膜破裂，就會(huì)發(fā)生短路，降低成品率，因此要求隔膜在電池組裝和充放電結(jié)構(gòu)使用過程中，需要自身具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。隔膜的機(jī)械強(qiáng)度可用抗穿刺強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度來衡量。
①拉伸強(qiáng)度：
隔膜的拉伸強(qiáng)度與制膜的工藝相關(guān)聯(lián)。采用單軸拉伸，膜在拉伸方向上與垂直方向強(qiáng)度不同；而采用雙軸拉伸時(shí)，隔膜在兩個(gè)方向上一致性會(huì)相近。一般拉伸強(qiáng)度主要是指縱向強(qiáng)度要達(dá)到100MP以上，橫向強(qiáng)度不能太大，過大會(huì)導(dǎo)致橫向收縮率增大，這種收縮會(huì)加大鋰電池廠家正、負(fù)極接觸的幾率。
②抗穿刺強(qiáng)度：
抗穿刺強(qiáng)度是指施加在給定針形物上用來戳穿隔膜樣本的質(zhì)量，用它來表征隔膜在裝配過程中發(fā)生短路的趨勢(shì)。因隔膜是被夾在凹凸不平的正、負(fù)極片間，需要承受很大的壓力。為了防止短路，所以隔膜必須具備一定的抗穿刺強(qiáng)度。經(jīng)驗(yàn)上，抗穿刺強(qiáng)度值在11.8kg/mm。
3、透過性能
透過性能可用在一定時(shí)間和壓力下，通過隔膜氣體的量的多少來表征，主要反映了鋰離子透過隔膜的通暢性。隔膜透過性的大小是隔膜孔隙率、孔徑、孔的形狀及孔曲折度等隔膜內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)綜合因素影響的結(jié)果。
作為鋰電池隔膜材料，本身具有微孔結(jié)構(gòu)，微孔在整個(gè)隔膜材料中的分布應(yīng)當(dāng)均勻?？讖揭话阍?.03-0.12um。孔徑太小增加電阻，孔徑太大易使正負(fù)極接觸或被枝晶刺穿短路。
隔膜廠家現(xiàn)在基本以透氣度、孔隙度指標(biāo)來衡量透氣性。透氣率是指特定的空氣在特定的壓力下通過特定面積隔膜所需要的時(shí)間，用Gurley值來表示。根據(jù)隔膜厚度，一般在200-500s?？紫堵适菃误w膜的體積中孔的體積百分率，它與原料樹脂及膜的密度有關(guān)?，F(xiàn)有鋰離子電池隔膜的孔隙率在40%-50%之間。
4、理化性能
①潤(rùn)濕性和潤(rùn)濕速度
較好的潤(rùn)濕性有利于提高隔膜與電解液的親和性，擴(kuò)大隔膜與電解液的接觸面，從而增加離子導(dǎo)電性，提高電池的充放電性能和容量。
隔膜對(duì)電解液的潤(rùn)濕性可通過測(cè)定其吸液率和持液率來衡量。
②化學(xué)穩(wěn)定性
隔膜在電解液中應(yīng)當(dāng)保持長(zhǎng)久的穩(wěn)定性，不與電解液和電極物質(zhì)反應(yīng)。其化學(xué)穩(wěn)定性是通過測(cè)定耐電解液腐蝕能力和脹縮率來評(píng)價(jià)的。
③熱穩(wěn)定性
電池在充放電過程中會(huì)釋放熱量，尤其在短路或過充電的時(shí)候，會(huì)有大量熱量放出。因此，當(dāng)溫度升高的時(shí)候，隔膜應(yīng)當(dāng)保持原有的完整性和一定的力學(xué)性能，發(fā)揮隔離正、負(fù)極、防止短路的作用。
④安全保護(hù)性能
隨著鋰電池應(yīng)用范圍的逐漸擴(kuò)大，尤其是動(dòng)力電池領(lǐng)域，鋰離子電池的安全性成為鋰電池廠家的最為重視的環(huán)節(jié)。作為鋰電池最為關(guān)鍵的核心材料，對(duì)隔膜也提出了更高的要求。
目前鋰電池用隔膜一般都能夠提供一個(gè)附加的功能，就是熱關(guān)閉。這一特性可以為鋰離子電池提供一個(gè)額外的安全保護(hù)。該功能主要參數(shù)為閉孔溫度和破膜溫度。
閉孔溫度是微孔閉合時(shí)的溫度，即為閉合溫度。指電池內(nèi)部發(fā)生放熱反應(yīng)自熱、過充或者電池外部短路時(shí)，這些情況都會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。由于聚烯烴材料的熱塑性，當(dāng)溫度接近聚合物熔點(diǎn)時(shí)，微孔閉合形成熱關(guān)閉，從而阻斷離子的繼續(xù)傳輸而形成斷路，起到保護(hù)電池的作用。一般PE為130-140℃，PP為150℃。
破膜溫度是指電池內(nèi)部自熱，外部短路使電池內(nèi)部溫度升高，超過閉合溫度后微孔閉塞阻斷電流通過，熱熔性能溫度進(jìn)一步上升，造成隔膜破裂、電池短路。破裂時(shí)的溫度即為破膜溫度。
因此，鋰電池廠家都希望隔膜有較低的閉孔溫度和較高的破裂溫度。
閉孔溫度和破膜溫度均與隔膜材料的種類有很大關(guān)系。任何單層的隔膜將難以滿足鋰離子電池對(duì)隔膜的安全性的要求?！澳贤ㄌ熵S”公司為了滿足鋰電池廠家的這種要求，開發(fā)了PE、PP多層隔膜。融合了PE的低溫閉合和PP的高溫破膜溫度兩種特性。同時(shí)公司與“南京大學(xué)”共同研發(fā)的在隔膜涂覆安全物質(zhì)的新型隔膜產(chǎn)品也將在不久投放市場(chǎng)，為鋰電池廠家尤其是動(dòng)力電池廠家提供了新的可靠的安全保障。
雖然鋰電池隔膜有熱關(guān)閉的輔助作用，但絕不能將鋰電池的安全性全寄托在這層薄薄的膜上，隔膜在碰到穿刺破壞、超高溫度沖擊及電池結(jié)構(gòu)破壞下是起不到保護(hù)作用的，鋰電池的安全性還是要靠改善正、負(fù)極材料和電解液的穩(wěn)定性、電池組件的控制來全面提升。
