鋰離子電池隔膜的創新

旭化成公司（Asahi Kasei）的第一個鋰離子電池（LIB）實用原型于1985年在Akira Yoshino博士的指導下制造出來，最值得注意的創新是一種高性能的隔膜，這種隔膜是實現鋰離子電池商業化所需安全性能的非常重要因素。

隔膜是鋰離子電池中最重要的元件之一。位于電池陽極與陰極之間，可以阻止電極之間的物理接觸，同時隔膜可以促進電池中離子的轉移。隔膜故障會引起電池短路，引起熱失控。

根據應用，理想的隔膜應該包括以下特性：

• 電解質吸收量大

• 盡可能薄，不增加無用體積

• 化學和電化學穩定性

• 適當的均勻孔隙度水平

• 潤濕性

• 適宜的阻抗

• 最佳循環壽命

平衡所有上述特征，制造一種不僅安全、高效且具有成本效益的技術，是一個巨大的挑戰。以下是鋰離子電池隔膜市場在現階段的一些不同技術：

Celgard：電池電動汽車應用的解決方案之一包括使用聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯（PP/PE/PP）三層結構。聚丙烯外層不僅提供高溫熔體完整性（HTMI），這是確保安全性的關鍵性能，還可以提供耐氧化性。聚乙烯內層可在熱失控期間快速關閉。

Celgard H1809包括18微米的三層微孔膜（PP/PE/PP），孔隙率為49%。H1809設計用于高能鋰電池系統；尤其是那些需要特殊安全和能量密度優勢的設備。

UBE公司：汽車應用解決方案中，有一種被稱為CPORE的陶瓷涂層隔膜的選擇。CPORE是一種高性能的隔膜涂層，是采用先進分散技術和在隔膜表面的高速且精確涂布技術制成的。

CPORE的厚度區間在13至25微米。無機粒子被用于這些隔膜，以進一步提高其耐熱性，最大限度地減少異常加熱引起的收縮，并阻止電池內部短路，顯著提高鋰離子電池的安全性。

Entek：Entek可提供基于超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的涂層和無涂層的隔膜。產品之一EPH面向便攜式電子設備高放電/充電率應用，如，無線電動工具、草坪和園藝設備、高功率遙控汽車等。EPH隔膜的厚度區間在9至16微米，孔隙率為48%。

Soteria：Soteria的專利技術據稱可消除熱失控的根本原因，隔離了短路，并且使電池在受損后仍能繼續工作。Soteria的無紡布薄膜由芳綸纖維加固，形成一種在存在缺陷或損壞的情況下不會融化或收縮的隔膜。此外，金屬化膜集電器像保險絲一樣燒斷，從而隔離短路，電池的其余部分可以繼續工作。

隔膜有助于鋰離子電池的安全性和可靠性。盡管鋰離子電池在技術的創新和商業化上具有挑戰性，研發工作仍舊非?；钴S。根據Graphical Research的研究，北美鋰離子電池隔膜的復合年增長率（CAGR）到2027年可能會達到16.2%。電池隔膜路線圖看上去非常有前途，而且也有更安全、更好的創新。

中國化學與物理電源行業協會 

楊柳翻譯

2022.10.8