科技创新　２０１６年第１０期ｌ科技创新与应用　
锂离子电池隔膜材料的研究进展　

李瑶　
（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广东广州５１０５３０）　

摘要：作为ＭＰ３、ＭＰ４、手机、电脑等各类电子设备的重要组成部分，锂离子电池的应用情况直接影响着设备的状态、功能以及　
运行情况和寿命，而锂离子电池本身的状态和性能有很大一部分是由其隔膜材料所决定的。基于此，文章则以锂离子电池隔膜材　
料作为主要研究对象，通过对二者的相关概念进行简要论述，进而对锂离子电池隔膜材料的改性、制备等方面的研究进展予以分　
析，以期为后续锂离子电池状态、质量的改进与提高奠定良好基础。　
关键词：离子电池；隔膜材料；隔膜改性　

前言　
据国家电子信息产业部门统计，２０１３年，我国离子电池需求高　达２．２亿只，同比增长２０．５％，而随着锂离子电池数量的不断增加，　其相应的隔膜需求也在持续扩张，仅２０１４年，我国锂离子电池生产　中，进口隔膜规模便高达２．３亿ｍ　，较好地带动了电子产业附加产　品的市场发展。在此背景下，在掌握锂离子电池隔膜材料概念的基　础上，加强对其隔膜材料的研究，无疑对于提高锂离子电池的质量　和应用的安全性具有重要意义。　１锂离子电池与隔膜材料　对锂离子电池进行分析可知，其是一类充电电池，由正负两极　以及电解液与隔膜共同构成，依托于锂离子在电池正负两极间的移　动进行工作，具有循环寿命长、高比能量与无记忆效应等相关特点，　充电效率高且安全陛能好。锂离子电池隔膜是一类多孔隙薄膜，其　主要功能为隔离电池正负极和组织正负电子通过，但却允许电解液　中的正负离子传导。锂离子电池隔膜实际上是一种电池正负极的隔　离板，因此，其除了应具有上述功能外，还必须具有良好的润湿性与　绝缘性，并确保电池过热时自身具有较强的灵敏性，对电池过热做　出迅速反应，进而以闭孑Ｌ的方式形成对电池中传导电流的阻隔，确　保电池安全。　２锂离子电池隔膜材料与改性研究　２．１涂覆改性　涂覆法是弥补锂离子电池隔膜机械强度差与遇热易收缩缺陷　的主要方法。石俊黎，李浩，方立峰，等（２０１３）将由氧化铝纳米粒子　以及ＰＶＤＦ—ＨＦＰ混合构成的溶胶聚合物电解质分别涂覆在高分子　ＰＥ多孑Ｌ膜的两侧，并对影响ＰＥ隔膜结构与性能的因素进行研究，　结果表明，涂渍溶液同溶剂一非溶剂之间的相容度对ＰＥ膜符合涂　层的微孑Ｌ结构具有较大影响，当二者相容参数差异较大时，ＰＥ隔膜　所具备的化学性能越加优异。同时，为了使锂离子电池放电的速率　得到进一步提升，从而满足其应用过程中大功率放电需求，其通过　利用涂覆法将具有较高堆积密度的ＰＭＭＡ纳米颗粒涂覆在锂离子　电池的ＰＥ膜两侧，结果表明，在涂覆ＰＭＭＡ纳米颗粒后，锂离子电　池的放电性得到大幅提升Ⅲ。　２．２共混改性　对以聚偏氟乙烯为主要材料的ＰＶＤＦ膜进行分析可知，其通常　具有较高的介电常数和良好的官能团电子吸附能力，故经常被用于　手机、笔记本电脑等锂离子电池当中，但需要说明的是，具有高结晶　性的ＰＶＤＦ隔膜会导致锂离子电池的离子电导率大幅下降。而解决　这一问题的方法通常为使聚合物基质同与其相适应的聚合物进行　混合，以此提高离子电导率。周桂花，肖峰，肖萍，等（２０１３）借助相转　化法在ＰＶＤＦ隔膜中混入ＰＤＭＳ，从而得到二者的共混隔膜，研究结　果表明，在加入ＰＤＭＳ后，ＰＶＤＦ隔膜的结晶性大幅下降，且电解质　持液量与离子电导率也有所提升阳。此外，吴丽珍，王垒，翁云宣　（２ｏ１２）在ＰＡＮ隔膜中，将ＬＬＴＯ亚微米级陶瓷微粒分散在ＰＡＮ溶　液当中，从而使二者混合形成了具有多孑Ｌ结构的复合纤维膜，相较　于原有的ＰＡＮ隔膜，此复合纤维膜具有跟高的电解质溶液持液量，　有效增加了复合材料中锂离子的传导率［３１。　２．３接枝改性　对接枝进行分析可知，其通常是以化学键的方式将两类不同的　高分子链进行连接形成，只需利用离子辐射或光照射对隔膜聚合物　表面进行处理，便可促进接枝反应发生。宋鹏飞，孙海荣，王荣民，等　（２０１２）将ＰＥＧＢＡ以电子束辐照的方法接枝于ＰＥ隔膜上，结果发　现，被接枝的隔膜在ｌＯｋＧｙ时，具有更好的锂离子传导率，与此同　时，隔膜本身的化学稳定性及其中离子迁移的个数也均得到显著提　升　。　３锂离子电池隔膜制备研究　３．１干法制备　
干法制备锂离子电池隔膜的步骤为：先对聚烯烃树脂进行熔　
融、挤压和吹制操作，从而使其形成结晶性的高分子薄膜；而后，对　
其进行洁净化热处理和退火操作，获得高度取向多层薄膜结构，并　
将其置于高温当中做拉伸操作，促使结晶截面分离，最终形成多孔　
结构电池隔膜。需要说明的是，虽然此种方法在锂离子电池隔膜制　
作过程中较为常见，但隔膜的孔径和孔隙率却具有较高的控制难　
度，不利于隔膜电化学性能的充分发挥。　
３．２湿法制备　
传统的锂离子电池隔膜湿法制备大都以相转化法为主，近年　
来，以ＴＩＰＳ即热致相分离法为主的锂离子电池隔膜制备方法迅速　
发展，并成为一种常用的微孔隔膜制备方法。ＴＩＰＳ湿法制备微孔隔　
膜的基本原理为：将结晶性聚合物、热塑性聚合物以及具有较高沸　
点的某类小分子化合物稀释剂进行混合，并置于高温下使其形成均　
相溶液，而后，降低溶液温度，使混合物发生固液分离或液液分离，　
在将小分子化合物的稀释剂予以脱除后，便形成了热塑性与结晶性　
聚合物的多孔隔膜。相较于干法制备，湿法制备过程中能够更好地　
对微孔隔膜的孔径与孑Ｌ隙率进行控制，从而提高锂离子电池隔膜的　
电化学性能并提高其对电池正负极的隔离效果。　
４新型高能锂离子电池隔膜研究　
辐照法制备锂离子电池隔膜是近年来我国锂离子电池隔膜制　
备的新方法，在电子线或　射线的辐照作用下，高分子膜中的离子　
通过路径，因高密度能量大量聚集、沉积，导致离子附近的原子发生　
电离与激发，使得聚合物分子长链发生断裂，并进行重新排列，生成　
自由基，此时，隔膜材料的化学反应能力便大幅提升，能够借助化学　
试剂对隔膜进行蚀刻，从而形成孔洞。此制备方法下，聚合物熔融温　
度随着辐射程度的不断增加而升高，当辐射剂量达到２００ｋＧｙ时，普　
通的ＰＥ隔膜闭孔温度高达１３７℃，具有良好的热收缩性。基于静电　
纺丝法的高能离子电池隔膜系统主要包括了喷丝头、高压发生器以　
及输液系和接丝系统，接丝系统和喷丝头相互作用而形成的高压静　
电场中，高分子溶液的流束被分割为若干细流，从而使溶剂挥发，并　
在接丝系统中形成纤维膜，具有良好的孑Ｌ隙率与机械强度。　
５结束语　
文章通过对锂离子电池隔膜材料进行概述，分别从锂离子电池　
隔膜的涂覆改性、共混改性和接枝改性等方面对提高隔膜各方面性　
能的方法进行研究，并对于法和湿法两种锂离子电池隔膜的制备方　
法予以探究，进而对新型高能离子电池隔膜的相关研究情况予以说　
明。我国关于锂电池隔膜方面的研究情况较为良好，未来，还需在现　
有研究基础上进一步加大对锂离子电池隔膜研究的力度，从而为提　
高隔膜和电池的质量，延长其使用寿命提供可靠保障。　

参考文献　
［１】石俊黎，李浩，方立峰，等．锂离子电池用聚烯烃隔膜的改性ｆＪ１．膜　
科学与技术，２０１３，２（１２）：１０９—１１６．　
ｆ２】周桂花，肖峰，肖萍，等．两性离子在聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）膜表面接　
枝改性的研究『Ｊ１．环境科学，２０１３，１０（８）：３９４５—３９５３．　
［３Ｊ吴丽珍，王垒，翁云宣．ＰＨＢＶ共混改性研究进展［Ｊ］．塑料科技，　
２０１２，３（１１）：９６—１０２．　
［４］宋鹏飞，孙海荣，王荣民，等．聚碳酸亚丙酯共混改性研究进展ｆＪ１．　
材料导报．２０１２，１０（７）：９７—１００．