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鋰電池隔膜市場(chǎng)與工藝技術(shù),濕法工藝：在濕法工藝中，高分子在高溫下被擠出或吹制成薄膜前，需要將增塑劑(或低分子量的物質(zhì)，例如石蠟油和礦物油)加入到高分子中。在薄膜固化后，通過(guò)使用易揮發(fā)溶劑 (例如二氯甲烷和三氯乙烯)，增塑劑被從薄膜中萃取出來(lái)，從而留下了亞微米尺寸的微孔。隨后，多孔薄膜通過(guò)一個(gè)溶劑萃取器來(lái)移除其中的溶劑。采用濕法工藝制備的隔膜通常進(jìn)行雙軸拉伸來(lái)擴(kuò)大微孔的尺寸以及增加孔隙率。濕法工藝得到的隔膜中的孔更加類似圓形。沿?cái)D出方向和橫向的拉伸強(qiáng)度相差不多，兩者都可以超過(guò) 100 Mpa。由于沒(méi)有要求在拉伸前需要形成半結(jié)晶性結(jié)構(gòu)，因此與干法工藝相比，濕法工藝可用于更多的高分子。另外，增塑劑的使用降低了粘度，因此改善了高分子的加工性能。但是，濕法過(guò)程中的增塑劑萃取增加了生產(chǎn)成本。許多參數(shù)，例如淬冷溫度，拉伸速率和薄膜厚度等都會(huì)影響隔膜的形貌。Ma 等人的研究表明，在增塑劑萃取前拉伸可以產(chǎn)生平均尺寸更小的微孔和更窄的孔徑分布(相比增塑劑萃取后拉伸)。除了干法和濕法之外，還有其他一些方法也被研究用來(lái)制備鋰離子電池用隔膜。相轉(zhuǎn)化就是另一種為人熟知的制備薄膜的方法。
電池隔膜大部分商業(yè)化的鋰電池隔膜都是利用 PE，PP，其他聚烯烴及它們的混合物或者共聚物，通過(guò)干法或濕法工藝制備得到。聚烯烴通常具有很好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，通過(guò)關(guān)閉微孔和將薄膜變成無(wú)孔薄膜，大部分的聚烯烴隔膜在不同溫度下都具有熱關(guān)閉功能。PP 膜的熱關(guān)閉溫度在 160℃ 左右，PE 膜在 120℃-150℃ 之間(取決于形貌)。盡管聚烯烴材料可以在合適的溫度區(qū)間內(nèi)提供熱關(guān)閉功能，但是微孔關(guān)閉后電芯的溫度仍然可能繼續(xù)升高。因此隔膜可能收縮，熔融并終導(dǎo)致電極短路。為此，熱關(guān)閉溫度和熔融溫度之間的間隔應(yīng)該越大越好。為達(dá)到這一目的，可以將 PP 和 PE 雙擠出或制成薄板來(lái)制備多層薄膜。人們?yōu)榇酥苽淞?PP/PE雙層隔膜以及 PP/PE/PP 三層隔膜。在溫度低于熱失控溫度時(shí)，PE 層轉(zhuǎn)化成無(wú)孔膜，從而增加了電阻并提供熱關(guān)閉。與此同時(shí)，PP 層仍舊能保持隔膜的機(jī)械性能并隔離電極。
采用濕法工藝?yán)酶呙芏染垡蚁?(HDPE) 和超高分子量聚乙烯 (UHMWPE) 的共混物制備隔膜。隨著共混物中 UHMWPE 分子量的提高和含量的增大，隔膜機(jī)械性能也提高了。含有 6wt.% UHMWPE 的隔膜在拉伸比為 5 時(shí)，拉伸強(qiáng)度大約為 100Mpa。盡管拉伸強(qiáng)度將隨拉伸比的增大而增大，但抗沖擊強(qiáng)度卻會(huì)下降。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隔膜孔徑尺寸非常均一，大部分在 0.10 到 0.12 微米之間。聚酰亞胺前體是由四羧和二氨通過(guò)聚合反應(yīng)得到的聚酰胺酸。多孔的前體膜是通過(guò)相轉(zhuǎn)化方法得到的，先將聚酰胺酸溶液涂在玻璃基底上，形成由溶劑和非溶劑混合的液體膜，再將該薄膜浸沒(méi)在由溶劑和非溶劑形成的凝固液中。隨后將前體膜進(jìn)行干燥和亞胺化形成聚酰亞胺多孔膜。該方法得到的聚酰亞胺隔膜顯示了相對(duì)均一的孔徑分布。盡管這種薄膜沒(méi)有熱關(guān)閉功能，但是卻有非常好的熱穩(wěn)定性。
電池隔膜一種陶瓷隔膜，通過(guò)涂覆一層超薄的 PET非織造支撐層和氧化物包括氧化鋁，氧化鋯和硅石制備得到。氧化物顆粒先懸浮在無(wú)機(jī)的粘合劑中，然后將懸浮液涂覆在非織造 PET 上。通過(guò)將涂覆后的 PET 在 200℃ 下干燥就得到了復(fù)合隔膜。這種方法獲得的隔膜有著很小的、大約 0.08 微米的平均孔洞尺寸和大約 24 微米的厚度。在這種隔膜中，大約 20 微米厚的 PET 非織造物提供了拉伸強(qiáng)度和靈活性，而陶瓷顆粒涂層則有助于避免針孔，同時(shí)阻止了枝晶穿透和提供了熱穩(wěn)定性。一種陶瓷增強(qiáng)的隔膜，通過(guò)在多孔基底上(通常是聚烯烴多孔膜)涂覆一層由無(wú)機(jī)顆粒和高分子粘合劑混合漿得到的多孔層。該隔膜由 PE作支撐層，鈦酸鋇/丁基丙烯酸鹽－丙烯酸共聚物作涂層，在 150℃ 下 1 小時(shí)后收縮小于 0％。
人們正努力不斷開發(fā)新的隔膜材料以平衡甚至同時(shí)提高隔膜的性能和安全性。同時(shí)，由于隔膜占電池成本 20% 左右，因此發(fā)展隔膜制造技術(shù)以制備低成本隔膜，對(duì)于降低電池系統(tǒng)的整體成本也意義重大。