鋰離子電池隔膜材料進展分析

摘 要 當前階段，我國已經(jīng)將鋰離子電池的制造納入“2025”計劃之中，并且是計劃中的重點項目，可見鋰離子電池行業(yè)是具有良好發(fā)展前景的，而其中最為重要的組成部分就是鋰離子電池隔膜材料。因此，文章針對鋰離子電池隔膜材料進展分析。

關(guān)鍵詞 鋰離子電池;隔膜材料;進展;分析

引言

隨著新能源不斷被開發(fā)與利用，使得日益嚴峻的環(huán)境污染、能源短缺等問題得到了一定程度的緩解，在世界范圍內(nèi)已經(jīng)成為各個國家重點研究的領(lǐng)域。在這種條件下，鋰離子電池通過自身所具有各種優(yōu)勢出現(xiàn)在各個領(lǐng)域之中，并得到了極為廣泛的應(yīng)用與研究。

1 鋰離子電池隔膜材料的相關(guān)制備工藝

1.1 鋰離子電池隔膜材料制備工藝——干法工藝

鋰離子電池隔膜材料干法制備工藝的實現(xiàn)，主要就是通過對聚烯烴樹脂采取的一系列工序而實現(xiàn)的，主要工序包括融化、擠壓、吹膜等，通過這些工序能夠獲得具有結(jié)晶性質(zhì)的聚合物薄膜，然后再對這種薄膜采取多種提純工藝，比如結(jié)晶化處理工藝、退火工藝等，進而實現(xiàn)得到多層次結(jié)構(gòu)薄膜的目的，最后再經(jīng)過高溫環(huán)境的處理來對薄膜實施拉伸，進而使其結(jié)晶的界面實現(xiàn)剝離的目的，這樣才能夠使薄膜的結(jié)構(gòu)上擁有較多的孔洞，促使薄膜的孔徑得以提升。此外，在實施干法制備工藝拉伸環(huán)節(jié)的時候，可以與拉伸方向相結(jié)合來進行拉伸方法的劃分，分別為干法單向拉伸方法與干法雙向拉伸方法。干法單向拉伸方法，主要與薄膜自身在硬彈性纖維的具體方向相結(jié)合，進而保證制造出的聚丙烯、聚乙烯薄膜具有低晶度、高取向的性質(zhì)，然后再配合高溫退火提純技術(shù)，進而保證獲得的薄膜具有取向性。由于薄膜處于低溫環(huán)境中進行拉伸是無法形成銀紋狀薄膜的，所以工藝在具體實施的時候必須要處于高溫環(huán)境下才能夠?qū)嵤┫嚓P(guān)的拉伸處理，這樣才能使其內(nèi)部形成所需的微型孔洞。但是，這種工藝也是存在缺點的，尤其是在吸收性、收縮性方面體現(xiàn)的較差，并且在橫向強度方面也不高等等。干法制備工藝干法雙向拉伸制備工藝，屬于一項衍生的制備工藝，是由我國中科院首先進行提出的，主要是通過在聚丙烯材料中摻入改進劑的方式來實現(xiàn)性質(zhì)轉(zhuǎn)變的，這個改進劑必須要具備成核成分，其中β晶型改進劑就是最好的選擇，它能夠?qū)崿F(xiàn)對各種不同材料雖具備的不同密度的充分利用，進而在具體實施拉伸的時候，發(fā)生良好的性質(zhì)轉(zhuǎn)變，使其表面能夠形成相應(yīng)的微型空洞，這種工藝下的薄膜在透氣性好、滲透性、吸收性等方面都極佳。

1.2 鋰離子電池隔膜材料制備工藝——濕法工藝

這種制備工藝主要是通過對液體化的小分子類物質(zhì)的充分利用而實現(xiàn)的，將其摻入聚烯烴樹脂當中進行攪拌使其充分混合，然后再經(jīng)過高溫加熱處理環(huán)節(jié)，使其能夠獲得更加充分的融合，然后再對這些液體實施相應(yīng)的降溫處理工序，并將其中存在的雜質(zhì)進行分離，最后再針對那些剩下的物質(zhì)實施相應(yīng)的壓制處理環(huán)節(jié)，進而獲得合格的薄膜片，然后再對這些薄膜片實施高溫加熱環(huán)節(jié)，使其能夠達到薄膜的熔點，然后再通過雙向拉伸工藝來對分子鏈的具體取向予以決定，再一次對這些薄膜材料實施冷卻工序，并通過對材料在高溫揮發(fā)物質(zhì)蒸發(fā)的特性進行利用，將膜片上殘存的一些溶劑帶走。這種制造工藝下薄膜，其表面的各個孔洞之間更加具有相互貫通性。這種制備工藝具有很多優(yōu)勢，在流程方面對材料的要求不高，還能夠保證制成的產(chǎn)品對于鋰離子電池在性能方面的提升[1]。

2 鋰離子電池隔膜材料的進展現(xiàn)狀分析

2.1 多層次鋰離子電池隔膜材料的分析

鋰離子電池隔膜材料在當前階段，依然是相關(guān)領(lǐng)域重點研究的對象，當前主要是針對多層次鋰離子電池隔膜材料展開的相關(guān)研究，基于這種模式下的隔膜材料，在實際使用的過程中具有非常顯著的特性，比如閉孔溫度極低、熔點極高等。這種制備工藝的靈感主要來源于干法制備技術(shù)，將聚丙烯作為制備工藝的原材料，促使薄膜由于具備穩(wěn)定的孔洞閉孔性，進而具有較高的承受能力，也使得其熔點也在極大程度上得到提高。此外，聚乙烯也可以作為制備工藝的原材料，但是需要通過濕法制備工藝來具體實施相關(guān)的制造環(huán)節(jié)，但是這種模式下生產(chǎn)出的薄膜材料，在閉孔溫度的承受能力上也較低，同時其在熔點方面也是比較低的。但是，一般情況下，對于隔膜材料的要求基本上都是在閉孔溫度上要比較低，在熔點溫度上比較高，這樣對于鋰離子電池的日常工作有利，由于薄膜制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，也在極大程度上推進了多層次鋰離子電池隔膜材料研究與制造的日程。

2.2 針對隔膜表面實施改性工序

依據(jù)相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，將聚丙烯、聚乙烯等材料作為原材料而制造的薄膜，在電解質(zhì)親和能力方面體現(xiàn)的比較差，鋰離子電池在性能方面能夠得到有效性提升，就必須要針對薄膜制備中采用的原材料實施相應(yīng)的改性工序，將聚丙烯材料與聚乙烯材料作為原材料的時候，需要針對制作薄膜的表面實施接枝親水性單體環(huán)節(jié)，或者采取改變電解質(zhì)內(nèi)部有機溶劑的方式來實現(xiàn)[2]。

3 鋰離子電池隔膜材料研究的未來展望

鋰離子電池隔膜材料獲得的進步與發(fā)展，需要建立在鋰離子電池行業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)上，兩者之間的關(guān)系是極為緊密的，可以說隔膜技術(shù)的發(fā)展，是需要結(jié)合電池技術(shù)的持續(xù)發(fā)展狀況而獲得進步的。在電池體積方面呈現(xiàn)出兩極化的發(fā)展狀態(tài)，分別朝向微型化與巨型化兩方面發(fā)展，因此，電池行業(yè)獲得發(fā)展與進步的同時，也在極大程度上提高了隔膜技術(shù)的標準。依據(jù)當前階段的鋰離子電池市場環(huán)境來看，其主要發(fā)展的方向主要朝向汽車動力電池，在未來汽車電池產(chǎn)業(yè)勢必會獲得迅速興起，也勢必會在極大程度上推進電池隔膜材料的發(fā)展進展。

4 結(jié)束語

總而言之，在鋰離子電池隔膜材料發(fā)展中，其主流的發(fā)展方向就是實現(xiàn)對隔膜在均勻性、安全性、電化學性能等方面的提升。在材料開發(fā)技術(shù)不斷獲得發(fā)展、制備工藝流程不斷得到完善的同時，勢必會在未來的市場環(huán)境中出現(xiàn)更多的新型隔膜產(chǎn)品，并能夠得到市場的認可，進而在更多領(lǐng)域得到充分的應(yīng)用。

參考文獻

[1] 余航，石玲，鄧龍輝，等.鋰離子電池隔膜材料的研究進展[J].化工設(shè)計通訊，2019，45（10）：167-169.

[2] 周曉吉，劉婷婷.鋰離子電池隔膜材料的制備及其研究進展[J].電池工業(yè)，2019，23（5）：263-268.

作者簡介

唐婧婧（1987-），女，重慶人;學歷：研究生，職稱：中級職稱，現(xiàn)就職單位：國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作四川中心，研究方向：專利審查。