鋰離子電池主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液幾部分組成。鋰離子通過電解液在正負(fù)極之間來回移動完成電池的充放電過程。其中隔膜在電池中主要起著防止正極與負(fù)極接觸，阻隔充放電時電路中的電子通過，允許電解液中鋰離子自由通過，從而實現(xiàn)離子傳導(dǎo)的重要作用。
干法隔膜與濕法隔膜
圖一：隔膜產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D
濕法工藝又稱為熱致相分離法(TIPS)，主要利用熱致相分離原理生產(chǎn)單層PE 隔膜。濕法工藝的基本過程為：在高溫下將聚合物溶于高沸點、低揮發(fā)性的溶劑中形成均相液，然后降溫冷卻，形成液固或液液相分離，再將其中的高沸點溶劑萃取，經(jīng)過干燥、熱處理等工序獲得一定結(jié)構(gòu)形狀的高分子微孔膜。
圖二：濕法隔膜生產(chǎn)工藝流程
從工藝環(huán)節(jié)來看，兩種方式的主要區(qū)別在于成孔方式，干法工藝通過拉伸，而濕法通過溶劑萃取和相分離成孔。簡單來說，是否需要溶劑也是兩者最主要的差異。
圖三：干法隔膜濕法隔膜的優(yōu)缺點對比
掃描電鏡下的隔膜形貌
圖四：干法隔膜低電壓下成像結(jié)果
盡管目前商用鋰離子電池隔膜多以聚烯烴材料為主，但也存在許多缺陷。干法隔膜的缺點是該微孔膜生產(chǎn)過程中沒有進(jìn)行橫向拉伸，使用時橫向易開裂；批量生產(chǎn)的電池內(nèi)部微短路機(jī)率相對較高；電池安全、可靠性不高。而濕法工藝需要大量的溶劑，易造成環(huán)境污染；與干法工藝相比設(shè)備復(fù)雜、投資較大、周期長、成本高、能耗大；因只能生產(chǎn)較薄的單層PE材質(zhì)的膜，熔點只有130 ℃，熱穩(wěn)定性較差。
圖五：聚烯烴基膜表面改性示意圖
如下圖六所示，利用賽默飛超高分辨場發(fā)射掃描電鏡Apreo 2所拍攝的濕法隔膜表面和表面進(jìn)行陶瓷涂覆改性的濕法隔膜。憑借鏡筒內(nèi)完善的“三位一體式”探測器系統(tǒng)，在低電壓下清晰觀察涂覆層中PVDF和陶瓷層的分布狀態(tài)。
圖六：濕法隔膜基膜（左）和表面陶瓷涂覆層（右）
賽默飛場發(fā)射掃描電鏡Apreo 2
參考資料：
[1]劉天一,張漢鴻,楊禹.高耐熱陶瓷涂覆鋰離子電池隔膜研究進(jìn)展[J].廣東化工,2021.
[2]劉會會,柳邦威.鋰電池隔膜生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀與研究進(jìn)展[J].絕緣材料,2014.
[3]郭旭青,楊璐,李振虎等.鋰離子電池隔膜研究進(jìn)展及市場現(xiàn)狀[J].合成纖維,2022,
[4]高會普.高性能復(fù)合熔噴鋰離子電池隔膜的研究[C].東華大學(xué),2016.
[5]中泰證券研究所-公開資料-濕法隔膜專題報告.
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