摘要：在锂电池五大材料中，隔膜的技术壁垒最高，仅次于正极材料。随着锂电池被广泛的运用，其对隔膜的安全性性能以及储能都有着一定的要求，为了适应时代发展，需加大锂电池隔膜的研发力度，不断创新，提升锂电池安全性能。本文分析了锂电池新型隔膜与储能体系，希望为了锂电池的发展贡献力量。
关键词：锂电池；新型隔膜；储能体系
引言
随着新能源汽车行业不断发展，动力电池的发展成为人们的关注点，动力电池是一种单位容量高的电池。锂电池具有十分突出的优势，但是为了保证锂电池的安全性，需要对电池材料进行升级改造[1]。当前，在锂电池五大材料中，隔膜起到电子绝缘、为锂离子迁移提供微孔通道的作用，既可以保障电池体系的安全，同时又能提升锂电池性能。要想实现锂电池有效运用，需对锂电池隔膜进行深入的研究，研发新型隔膜，促进锂电池事业的发展[2]。
一、锂电隔膜的功能及影响要素
（一）锂电隔膜的功能
在锂电池中，隔膜所起到的作用有两方面，一是为锂电池提供安全保障。在锂电池中，隔膜要具有良好的绝缘性，能够有效避免锂电池出现短路现象。要求隔膜在突发高温条件下保持尺寸不易变形，避免造成电池大面积短路。另外，隔膜还要具有一定的穿刺强度、拉伸度，且不易被撕裂。二是为锂电池提供锂离子提供迁移的微孔通道。隔膜是一种薄膜，其要具有高孔隙率，同时微孔还要在隔膜上均匀分布[3]。影响锂离子的迁移的原因主要为材料本身的特性以及成膜后的孔隙特征等两个方面。
（二）锂电隔膜的影响要素
要想提升锂电池的安全性能，要注重隔膜材料的选择，其中最为主要的特征为绝缘性，其次锂电池隔膜材料还要具有化学稳定性、热稳定性以及电化学稳定性。目前，最为常见的隔膜材料为聚丙烯微孔膜和聚乙烯微孔膜，正在发展中的隔膜材料有无纺布-陶瓷颗粒复合膜，研发中的隔膜材料如聚酰亚胺（PI）等。
随着人们对于锂电池安全性能的重视程度越来越高，由此，更加注重隔膜材料的安全性。在注重隔膜安全性的同时，隔膜厚度也要逐渐地变薄，锂电池内部的阻力越来越小。若是过于追求锂电池隔膜的薄度，其会降低锂电池的安全性能。因此在隔膜材料的选择中，要是深入了解隔膜所有技术参数，根据电池运用的领域不同，运用不同参数的隔膜，保障电池的安全性[4]。
二、典型锂电池隔膜
（一）3C锂电隔膜
3C锂电池致力于在一定质量电池中容纳更多的电力，与此同时，还能保证锂电池的安全性。为了给电极材料节省空间，可以通过降低锂电池的隔膜厚度达到此目的，也要确保锂电池的安全性能不会受到影响。在现有的锂电池隔膜材料中，无法满足上述情况。判断锂电池隔膜品质的标准为：纵向和横向的厚度一致，且孔隙的分布十分均匀、不易撕裂，即使在拉伸条件下，隔膜的孔隙密度也不会出现变化。因此3C锂电隔膜的发展方向为：隔膜厚度越来越薄，耐热温度越来越高，薄膜孔隙的均匀性越来越好[5]。
在2015年8月1日，我国针对此类锂电池出台了强制标准，即GB31241-2014。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该标准中，不仅仅规定了3C锂电池的安全测试项目与要求，确保3C锂电池的安全性，同时也对3C锂电池的隔膜材料选择有所规定，要按照隔膜的绝缘性、稳定性以及物理完整性等特点进行隔膜选择，提升3C锂电池隔膜的品质。
（二）动力锂电隔膜
动力锂电池对隔膜的要求最为重要的一点为安全性。其次，动力锂电池的电量释放等性能地发挥也取决于隔膜。因此对动力锂电池隔膜的要求为：（1）安全性高；（2）一致性好；（3）孔隙率和孔隙结构优良；（4）电阻小等。动力锂电池未来的发展方向为高能量密度发展。
三、隔膜生产主要技术及储能体系
（一）聚烯烃表面改性
为了获得品质优良的复合隔膜，需在现有的单层聚烯烃隔膜上添加具有耐高温特征的材料，从而实现高性能隔膜的有效制备。目前，复合隔膜所采用的工艺为喷涂、浸涂、涂覆等。可以利用浸涂方法将多巴胺涂抹在PE隔膜上。促使隔膜获得更好的吸附电解液能力，使得隔膜高倍率循环性能得以改善。
（二）聚烯烃-陶瓷复合隔膜
聚烯烃类有机隔膜在安全性能上有所不足，为了满足电池隔膜要求，可以在聚烯烃类基膜上添加无机陶瓷颗粒，形成复合隔膜。在聚烯烃-陶瓷复合隔膜的生产中，为了提升电池安全性能。需要在复合膜上涂抹无机陶瓷颗粒，逐渐形成骨架，其可以有效防止隔膜因为高温问题发生变形。陶瓷复合隔膜的孔道结构、机械强度以及表面性质都会受到黏合剂的影响，因此，在黏合剂的使用上，应根据电池的运用领域不同予以选择。聚烯烃-陶瓷复合隔膜提升了聚烯烃类有机隔膜的热稳定性和电解液润湿性，但是存在着陶瓷现象，可采用黏合剂缓解这一现象。
（三）储能体系
为了提升锂电池的储能性能在中性的碱金属盐溶液中融入无定形的MnO2，其延长了锂电池隔膜材料的使用寿命，推翻了在碱性溶液质子嵌入导致MnO2性能衰减的理论。构筑水溶液钠离子电容器，实现锂电池良好循环性能的发展，增强锂电池的高功率密度，进而构建锂电池储能体系。
结束语
综上所述，锂电池随着社会的不断发展，人们对其的关注度越来越高，注重锂电池隔膜发展，提升锂电池的安全性，与此同时，要注重电池功率性能的充分发挥。在技术领域中，隔膜已经从单一的材料向着多元化材料、复合材料等方面发展，而为了满足锂电池发展需求，要加大隔膜的研发力度，实现新型隔膜快速发展，搭建高效的储能体系，推动锂电池事业的发展。
参考文献
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[2]崔海星.聚烯烃多层锂电池隔膜专利技术分析[J].储能科学与技术,2018,7(04):758-762.
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[4]新型耐高温锂电池隔膜成功研发[J].汽车实用技术,2017 (22):130.
[5]李林.新型氧化铝/聚偏氟乙烯类复合锂电池隔膜材料[A].中国科学技术协会、吉林省人民政府.第十九届中国科协年会——分8高性能高分子材料——从基础到应用学术研讨会论文集[C].中国科学技术协会、吉林省人民政府:中国科学技术协会学会学术部,2017:3.
论文作者:金苗
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/16
标签：隔膜论文; 锂电池论文; 材料论文; 性能论文; 孔隙论文; 电池论文; 安全性论文; 《电力设备》2019年第20期论文;