锂离子电池聚烯烃隔膜综述.doc

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1、.关于锂离子电池聚烯烃隔膜综述摘要：锂离子电池越来越广泛的应用于生活中的各个方面，锂离子电池中的微孔隔膜更因为其重要的作用而越来越多被人们关注。首先介绍锂电池的工作原理和结构，然后综述锂离子聚烯烃隔膜的主要作用和性能，重点介绍其制备方法以及它存在的多种特性，这些特性对电池性能和安全性的影响，同时介绍关于隔膜的改性研究状况和新型电池隔膜的发展，最后，从技术和市场两个方面分析聚烯烃隔膜现在的状况以及将来的发展趋势。关键词：锂离子电池，聚烯烃隔膜，改性，发展引言：锂离子电池因为具有单体电池工作电压高，比能量大，循坏寿命长，自放电小，无公害，无记忆效应广泛英语于手机、便携式设备、汽车、航空、科研、

2、娱乐和军事等现代电子领域，并逐步取代传统电池。聚烯烃材料具有强度高、耐酸碱腐蚀性好、防水、耐化学试剂、生物相溶性好、无毒性等优点，在众多领域得到了广泛的应用。又因为其价格低廉，有较好的机械强度和化学稳定性，用该原料制作的隔膜广泛的应用在锂离子电池中。[1][2][3]一、锂离子电池工作原理和结构锂离子电池的工作原理就是其充放电原理。电池在充电时，电池的正极....产生锂离子，锂离子通过电解质运动到负极嵌入负极的碳层微孔中，负极嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同理，电池放电时，嵌在负极碳层的锂离子脱出，又通过电解质运动回到正极，回到正极的锂离子越多，放电的容量越高。锂离子电池的工作电压与构成

3、电极的锂离子嵌入化合物本身及锂离子的浓度有关。因此，在充放电循环时，Li+分别在正负极发生“嵌入—脱嵌”反应，Li+便在正负极之间来回移动，所以锂离子电池又被成为“摇椅电池”或“摇摆电池”。锂离子电池工作原理图圆柱形锂离子电池结构图锂离子电池与锂电池在原理上的相同之处是：在两种电池中都采用了一种能使锂离子嵌入和脱嵌的金属氧化物或硫化物作为正极，采用一种有机溶剂—无机盐体系作为电解质。不同之处是：在锂离子电池中采用使锂离子嵌入和脱嵌的碳材料代替纯锂作负极。因此，这种电池的工作原理更加简单，电池工作过程中，仅仅是锂离子从一个电极(脱嵌)后进入另一个电极(嵌入)的过程。具体来说，当电池充电时锂离

4、子是从正极中脱嵌，在碳负极中嵌入，放电时反之。在充放电过程中没有晶形变化，故具有较好的安全性和较长的充放电寿命。使用锂离子电池的注意事项：（1）....使用适配专用充电器充电，一般在4.1V或4.2V下恒压充电，避免过充。（1）不能进行超过产品特性表中所列的最大放电电流充电，放电电流密度一般不超过0.50C（2）使用过程中两电极避免被金属桥接，以免造成短路。（3）不能进行反向充电。（4）环境温度不能超过产品特性表中的所列的正常使用温度范围，一般是-20~60，远离热源和避免太阳直射。[2]二、锂离子电池隔膜的制备方法锂离子电池隔膜制备方法主要有干法工艺和湿法工艺[4][5]及熔融拉伸法（M

5、SCS）和热致相分离（TIPS）由于MSCS法不包括任何的相分离过程，工艺相对简单且生产过程中无污染，目前世界上都采用此方法进行生产，如日本的宇部、三菱、东燃等。TIPS法的工艺比较复杂，需要接入和脱除稀释剂，所以生产费用相对较高，还可能引起二次污染，目前采用此法生产的有日本的旭化成、美国的Akzo和3M公司等。[6][7][8](1)熔融挤出、拉伸、热定型法（干法工艺）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所谓硬弹性材料[9]。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

6、微孔结构，再经过热定型即制的微孔膜。（2）热致相分离法（湿法工艺）....它是利用高聚物与某些高沸点的小分子化合物在较高温度（一般高于聚合物的熔化温度Tm）时，形成均相溶液，降低温度又发生固—液或液—液相分离，这样在富聚合物相中含有添加物相，而富添加物相中又含有聚合物相，拉伸后除去低分子物则可制成互相贯通的微孔膜材料[10]。比较性能干法工艺湿法工艺孔径大小大小孔径均匀性差好拉伸强度均匀性差，呈各向异性好，呈各向同性横向拉伸强度低高横向收缩率低稍高穿刺强度低高干法工艺和湿法工艺生产锂离子隔膜的优缺点比较[11][12]三、聚烯烃隔膜的主要特性3.1结构特性（1）厚度。锂离子电池隔膜厚度一般

7、≤25um。在保证一定的机械强度的前提下，隔膜的厚度越薄越好。（2）孔径和分布。作为电池隔膜材料，本身具有微孔结构，容许吸纳电解液。为了保证电池中一致的电极/电解液界面性质和均一的电流密度，微孔在整个隔膜材料中的分布应该均匀。....孔径的大小与分布的均一性对电池性能有直接的影响，孔径太大，容易使正负极直接接触或易被锂枝晶刺穿而造成短路，孔径太小则会增大电阻。孔径分布不均匀，工作时会形成局部电流过大，影响电池的性能。（3