锂离子电池隔膜的创新

旭化成公司（Asahi Kasei）的第一个锂离子电池（LIB）实用原型于1985年在Akira Yoshino博士的指导下制造出来，最值得注意的创新是一种高性能的隔膜，这种隔膜是实现锂离子电池商业化所需安全性能的非常重要因素。

隔膜是锂离子电池中最重要的元件之一。位于电池阳极与阴极之间，可以阻止电极之间的物理接触，同时隔膜可以促进电池中离子的转移。隔膜故障会引起电池短路，引起热失控。

根据应用，理想的隔膜应该包括以下特性：

• 电解质吸收量大

• 尽可能薄，不增加无用体积

• 化学和电化学稳定性

• 适当的均匀孔隙度水平

• 润湿性

• 适宜的阻抗

• 最佳循环寿命

平衡所有上述特征，制造一种不仅安全、高效且具有成本效益的技术，是一个巨大的挑战。以下是锂离子电池隔膜市场在现阶段的一些不同技术：

Celgard：电池电动汽车应用的解决方案之一包括使用聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯（PP/PE/PP）三层结构。聚丙烯外层不仅提供高温熔体完整性（HTMI），这是确保安全性的关键性能，还可以提供耐氧化性。聚乙烯内层可在热失控期间快速关闭。

Celgard H1809包括18微米的三层微孔膜（PP/PE/PP），孔隙率为49%。H1809设计用于高能锂电池系统；尤其是那些需要特殊安全和能量密度优势的设备。

UBE公司：汽车应用解决方案中，有一种被称为CPORE的陶瓷涂层隔膜的选择。CPORE是一种高性能的隔膜涂层，是采用先进分散技术和在隔膜表面的高速且精确涂布技术制成的。

CPORE的厚度区间在13至25微米。无机粒子被用于这些隔膜，以进一步提高其耐热性，最大限度地减少异常加热引起的收缩，并阻止电池内部短路，显著提高锂离子电池的安全性。

Entek：Entek可提供基于超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的涂层和无涂层的隔膜。产品之一EPH面向便携式电子设备高放电/充电率应用，如，无线电动工具、草坪和园艺设备、高功率遥控汽车等。EPH隔膜的厚度区间在9至16微米，孔隙率为48%。

Soteria：Soteria的专利技术据称可消除热失控的根本原因，隔离了短路，并且使电池在受损后仍能继续工作。Soteria的无纺布薄膜由芳纶纤维加固，形成一种在存在缺陷或损坏的情况下不会融化或收缩的隔膜。此外，金属化膜集电器像保险丝一样烧断，从而隔离短路，电池的其余部分可以继续工作。

隔膜有助于锂离子电池的安全性和可靠性。尽管锂离子电池在技术的创新和商业化上具有挑战性，研发工作仍旧非常活跃。根据Graphical Research的研究，北美锂离子电池隔膜的复合年增长率（CAGR）到2027年可能会达到16.2%。电池隔膜路线图看上去非常有前途，而且也有更安全、更好的创新。

中国化学与物理电源行业协会 

杨柳翻译

2022.10.8