隔膜功能及机理

   电池隔膜最主要的功能是分隔电池中的正负极板，防止正负极板直接接触产生短路，同时，由于隔膜中具有大量曲折贯通的微孔，电池中的正负离子可以在微孔中自由通过，在正负极板之间迁移形成电池内部导电回路，而电子则通过外部回路在正负电极之间迁移形成电流，供用电设备利用。

基本表征参数及其意义

1、 厚度

指隔膜的厚度，在同样大小的电池中，隔膜厚度越厚，能卷绕的层数就越少，相应容量也就会降低；较厚的产品，穿刺强度会稍高，安全性会高一些；同样孔隙率的情况下，越厚的产品，其透气率会稍差，使得电池的内阻会高一点。但是，由于目前的生产技术限制，较厚或较薄的产品在生产上有一定的难度，厚度的均匀性，收得率会低一些。  

常用单位：μm

典型值：12、16、20

影响电池性能：安全性、容量、内阻

2、透气率

又叫Gurley数，反映隔膜的透过能力。即一定体积的气体，在一定压力条件下通过1平方英吋面积的隔膜所需要的时间。气体的体积量一般为50ml，有些公司也会标100ml，最后的结果会差两倍。

常用单位：s/100ml 典型值：200~800s/100ml

影响电池性能：内阻

3、吸液率

反映隔膜材料、微观结构与电池液的浸润性能。

常用单位：g/m2

影响电池性能：内阻、容量

4、化学稳定性

隔膜的使用环境是一个化学环境，因此要求隔膜对电解液具有化学惰性，即不与电解液发生化学反应，也不能影响电解液的化学性质。

目前市场上供应的隔膜用材料PE或PP是满足化学惰性要求的。

5、孔径

一般湿法隔膜的孔径在0.01~0.1μm，干法隔膜的孔径在0.1~0.3μm，孔径的大小与隔膜的

透气率有关，过大的孔径有可能导致隔膜穿孔形成电池微短路。

影响电池性能：内阻、短路率

6、穿刺强度

隔膜抗穿刺的能力。

在电池制造过程中由于电极表面涂覆不够平整、电极边缘有毛刺等情况，以及装配过程中工艺水平有限等因素，因此要求隔膜有相当的穿刺强度。另外，还有一种观点是电池在使用过程中电池内部会逐渐形成枝状晶体，有可能刺破隔膜，造成内部微短路。

常用单位：g/厚度

典型值：>300g/20μm（湿法） 影响电池性能：短路率、安全性

7、拉伸强度

反映隔膜的拉伸机械强度，拉伸强度大的隔膜在使用中不容易被拉伸变形。 常用单位：MPa

典型值：湿法，MD/TD>90MPa

干法，TD>150MPa，MD>5MPa

影响电池性能：制造过程、安全性

8、热收缩率

反映隔膜在受热时的尺寸稳定性。

除了隔膜需要在电池使用的温度范围内（-20~60℃）保持尺寸稳定外，还有一个就是在电池生产过程中由于电解液对水份非常敏感，大多数厂家会在注液前进行85℃左右的烘烤，要求在这个温度下隔膜的尺寸也应该稳定，否则会造成电池在烘烤时，隔膜收缩过大，极片外露造成短路。

常用单位：%（90℃2h）或（120℃1h）

典型值：90℃2h  湿法 MD纵向<5.0%,TD横向<3.0%  干法 MD<3.0%,TD<1.0%

120℃1h 湿法 MD/TD<20%  干法 MD/TD<10%

影响电池性能：短路率、安全性

9、闭孔温度、破膜温度

反映隔膜耐热性能和热安全性能的重要参数

闭孔温度是指达到这一温度后，隔膜闭孔，电池内部形成断路，防止电池内部温度由于内部电流过大进一步上升，造成安全隐患。这一特性可以为锂离子电池提供一个额外的安全保护。闭孔温度与材料本身的熔点密切相关，如PE为128~135℃，PP在150~166℃。当然不同的微结构对热关闭温度有一定的影响。但对于小电池，热关闭机制所起的作用很有限。

破膜温度是造成电池破坏的极限温度，在此温度下，隔膜完全融化收缩，电极内部短路产生高温直至电池解体或爆炸。

典型值：PE膜 闭孔128~135℃ 破膜>145℃

PP 膜  闭孔150~166℃，

三层复合膜 双闭孔温度，破膜温度高

影响电池性能：耐热安全性

10、孔隙率

反映隔膜内部微孔数量，目前，锂离子电池用隔膜的孔隙率为40%左右。孔隙率的大小和内阻有一定的关系，但不同种隔膜之间的空隙率的绝对值无法直接比较。

典型值：40~60%

影响电池性能：内阻

11、静电

隔膜表面带有较强静电时，会造成隔膜吸尘，还会造成叠片时与极片吸在一起，不容易与极片对齐，使生产效率降低。

12、弯曲度

隔膜分切后产生的弧形，弧形明显时会造成叠片不齐，卷绕时产生涡状，造成极片外露而短路。

13、面密度

指隔膜单位面积的重量。

由于隔膜含有大量微孔，随着微孔数量减少，隔膜面密度的增大，孔隙率、透气率会降低。不同厚度、不同工艺的隔膜，其面密度无可比性。

常用单位：g/m2 典型值：8~12 g/m2