锂电池隔膜是一种具有微孔结构的高分子功能材料,其不参与锂电池中的电化学反应,在锂电池组中的主要作用为:1)隔开锂电池的正负极,防止其接触形成短路;2)具有离子通过能力,形成充放电回路。锂电池隔膜工作原理如下图所示:
在正极、负极、隔膜、电解液四大锂离子电池主要材料中,隔膜是锂电池产业链中最具技术壁垒的关键组件之一,也是国产化最晚的锂电池组件。锂电池隔膜具有绝缘性,其内部存在大量曲折而贯通的纳米级微孔,可以允许电池电解液中的锂离子(Li+)在正负极之间迁移,形成了锂离子电池的导电回路,是决定锂电池性能、安全性和成本的重要部件。
锂电池正负极材料发生接触会导致电池短路,进而可能引发电池燃烧。隔膜一方面要具备绝缘性和较好的热稳定性,保证两极的机械隔离,保障电池安全;另一方面又要具有特定的孔径、孔隙率,确保锂离子在充放电期间能够正常通过微孔通道,保证电池正常工作;同时还需要在达到较高力学稳定性的基础上尽可能降低厚度,减小电池阻抗,提高电池品质;此外,由于隔膜的工作环境中充满电池电解液,因此其还需要具备较高的耐腐蚀性、化学稳定性,较好的浸润性等。隔膜性能直接影响电池的综合性能,对电池的容量、充电速度、放电倍率、循环寿命以及安全性能均会产生重要影响。