電池隔膜的發(fā)展是隨著鋰離子電池的需求不斷變化而不斷發(fā)展的。在傳統(tǒng)消費(fèi)電子產(chǎn)品上,為了追求高的能量密度,在狹小的體積中能容納下更多的電極材料,隔膜的厚度越來(lái)越薄。而在電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車及電動(dòng)工具等所使用的動(dòng)力電池方面,為了獲得高的容量、提供大的功率,通常一個(gè)電池需要使用幾十甚至上百個(gè)電芯進(jìn)行串接,從而使得隔膜的安全性相當(dāng)重要。
但無(wú)論聚乙烯、聚丙烯還是其他熱塑性高分子材料,在接近熔點(diǎn)時(shí)材料均會(huì)因熔化而收縮變形,給動(dòng)力電池的安全性帶來(lái)潛在的隱患。無(wú)機(jī)物如氧化鋁、氧化鋯等在100℃-300℃的范圍內(nèi)非常穩(wěn)定,且它們的微/納米材料已經(jīng)市場(chǎng)化。這種有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合的隔膜為解決大功率的電池安全性提供了一個(gè)可行的解決方案,將是國(guó)內(nèi)未來(lái)鋰動(dòng)力電池隔膜的一個(gè)重要發(fā)展方向。另外,對(duì)聚烯烴隔膜進(jìn)行表面處理,提高隔膜的吸液性能,將是提高隔膜性能的一個(gè)重要方向。
另外,從鋰離子電池結(jié)構(gòu)上看,液態(tài)電解液有可能泄漏而存在安全隱患。為了消除液態(tài)鋰電池潛在的爆炸隱患,近年使電解液與具有離子傳輸性能的聚電解質(zhì)充分浸潤(rùn)形成凝膠的全固態(tài)凝膠聚合物鋰電池開始出現(xiàn)。全固態(tài)鋰聚合物電池采用凝膠聚電解質(zhì),要求隔膜具有很好的吸液性能,出現(xiàn)了以偏氟乙烯與六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)為主要材料通過(guò)溶劑涂膜、靜電紡絲或拉伸的方法制備凝膠聚合物隔膜的研究和報(bào)道。同時(shí)在以聚烯烴隔膜材料為基體,涂覆PVDF、PEO等材料,適應(yīng)于凝膠聚合物鋰電池的復(fù)合隔膜的研究也有大量的報(bào)道。全固態(tài)凝膠聚合物鋰電池指明了未來(lái)鋰電池發(fā)展的主要方向,對(duì)于國(guó)內(nèi)隔膜生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō),開發(fā)能夠滿足全固態(tài)鋰離子聚合物電池使用的隔膜將是大勢(shì)所趨。
總的來(lái)說(shuō),鋰電池隔膜未來(lái)可能的發(fā)展趨勢(shì)是:
(1)目前聚乙烯和聚丙烯是鋰電池最理想的材料,除了熱穩(wěn)定溫度的限制,一般情況下使用于所有鋰電池和鎳氫電池。如果要滿足高功率如汽車電池,可能會(huì)有其它新的材料替代。
(2)靜電紡絲是一種替代技術(shù),可以滿足汽車電池的要求,但目前只在實(shí)驗(yàn)室階段,工業(yè)化估計(jì)要3年左右時(shí)間。