隔離膜

1.隔離膜的組成：隔離膜基體+處理層。

2.隔離膜基體材料：通常使用PE或PP材料 ^[1]  。

鋰電池隔膜成本佔電池成本的1/3左右。隔膜是保證鋰離子電池安全穩定工作的核心材料，國內廠商基本完全依賴從日本、美國、韓國等國進口，隔膜這一高技術附加值與高利潤附加值材料的國產花進程將是降低鋰電池成本的主要突破領域，主要難點在於複合材料、厚度、強度、孔徑等。

隔膜系鋰電材料中技術壁壘最高的一種高附加值材料，達到40%毛利率通常以上，佔了鋰電池成本的20-30%。國內能生產隔膜的企業僅有星源科技、金輝高科兩件技術相對成熟，其中金輝高科隸屬於上市公司佛塑股份，大部分依賴進口，市場主要被日本旭化成工業、東燃化學及美國Celgard把持。隔膜具有典型的“高技術、高資本”特點，而且項目週期很長，投資風險較大，國內企業的投資熱情並不高 ^[2]  。

電池離隔膜最主要的功能是電子絕緣離子導通，即阻止正負電極在電池中的直接的電子接觸，但是離子可以自由通過。對於鋰離子電池用隔膜，基本要求如下：

1. 厚度 

對於消耗型鋰離子電池（手機、筆記本電腦、數碼相機中使用的電池），25微米的隔膜逐漸成為標準。然而，由於人們對便攜式產品的使用的日益增長，更薄的隔膜，比如説20微米、18微米、16微米、甚至更薄的隔膜開始大範圍的應用。對於動力電池來説，由於裝配過程的機械要求，往往需要更厚的隔膜，當然對於動力用大電池，安全性也是非常重要的，而厚一些的隔膜往往同時意味着更好的安全性。

 2.透氣率

從學術角度來説，隔膜在電池中是惰性的，即隔膜不是電池的必要組成部分，而僅僅是電池工業化生產的要求。隔膜的存在首先要滿足它不能惡化電池的電化學性能，主要表現在內阻上。含電解液的隔膜的電阻率和電解液本身的電阻率之間的比值稱為MacMullin數。一般來説，消耗型鋰離子電池的這個數值為接近8，當然這個數值越小越好。通常來説，鋰離子電池隔膜中會有一個透氣率的參數，或者叫Gurley數。這個數是這麼定義的，即一定體積的氣體，在一定壓力條件下通過一定面積的隔膜所需要的時間，氣體的體積量一般為50cc，有些公司也會標100cc，最後的結果會差兩倍。面積應該是1平方英寸，壓力差記不太清楚了。這個數值從一定意義上來講，和用此隔膜裝配的電池的內阻成正比，即該數值越大，則內阻越大。然而，對於不同的隔膜，該數字的直接比較沒有任何意義。因為鋰離子電池中的內阻和離子傳導有關，而透氣率和氣體傳到有關，兩種機理是不一樣的。換句話説，單純比較兩種不同隔膜的Gurley數是沒有意義的，因為可能兩種隔膜的微觀結構完全不一樣；但同一種隔膜的Gurley數的大小能很好的反應出內阻的大小，因為同一種隔膜相對來説微觀結構是一樣的或可比較的。   

3.浸潤度

為了保證電池的內阻不是太大，要求隔膜是能夠被電池所用電解液完全浸潤。這方面沒有一個公認的檢測標準。大致可以通過以下試驗來判斷：取典型電解液（如EC：DMC=1:1，1MLiPF6），滴在隔膜表面，看是否液滴會迅速消失被隔膜吸收，如果是則説明浸潤性基本滿足要求。更準確的測試可以用超高時間分辨的攝像機記錄從液滴接觸隔膜到液滴消失的過程，計算時間，通過時間的長短來比較兩種隔膜的浸潤度。浸潤度一方面個隔膜材料本身相關，另一方面個隔膜的表面及內部微觀結構密切相關。  

4.化學穩定性

換句話説就是要求隔膜在電化學反應中是惰性的。經過若干年的工業化檢驗，一般認為隔膜用材料PE或PP是滿足化學惰性要求的。  

5.孔徑 

一般來説，隔膜為了阻止電極顆粒的直接接觸，很重要的一點就是防止電極顆粒直接通過隔膜。所使用的電極顆粒一般在10微米的量級，而所使用的導電添加劑則在10納米的量級，不過很幸運的是一般碳黑顆粒傾向於團聚形成大顆粒。一般來説，亞微米孔徑的隔膜足以阻止電極顆粒的直接通過，當然也不排除有些電極表面處理不好，粉塵較多導致的一些諸如微短路等情況。  

6.穿刺強度

這個參數實際上是由於電極表面不夠平整，以及裝配過程中工藝水平有限而提出的一個要求，因此要求隔膜有相當的穿刺強度。穿刺強度的測試有工業標準可遵循，大致是在一定的速度（每分鐘3-5米）下，讓一個沒有鋭邊緣的直徑為1mm的針刺向環狀固定的隔膜，為穿透隔膜所施加在針上的最大力就稱為穿刺強度。同樣的，由於測試的時候所用的方法和實際電池中的情況有很大的差別，直接比較兩種隔膜的穿刺強度不是特別合理，但在微結構一定的情況下，相對來説穿刺強度高的，其裝配不良率低。但單純追求高穿刺強度，必然導致隔膜的其他性能下降。  

7.熱穩定性

隔膜需要在電池使用的温度範圍內（-20C~60C）保持熱穩定。一般來説隔膜使用的PE或PP材料均可以滿足上述要求。 

當然還有一個就是由於電解液對水份敏感，大多數廠家會在注液前進行80C左右的烘烤，這對PP/PE隔膜也不會存在太大的問題。

8.熱關閉温度 

內容由於安全性問題比較嚴重，鋰離子電池用隔膜一般都能夠提供一個附加的功能，就是熱關閉。一般我們將原理電池（兩平面電極中間夾一隔膜，使用通用鋰離子電池用電解液）加熱，當內阻提高三個數量級時的温度稱為熱關閉温度。這一特性可以為鋰離子電池提供一個額外的安全保護。實際上關閉温度和材料本身的熔點密切相關，如PE為135C附近。當然不同的微結構對熱關閉温度有一定的影響。但對於小電池，熱關閉機制所起的作用很有限。  

9.孔隙率

鋰離子電池用隔膜的孔隙率為40%左右。孔隙率的大小和內阻有一定的關係，但不同種隔膜之間的空隙率的絕對值無法直接比較 ^[1]  。