我們都知道電池。我們也習慣了它們的工作方式。電池可確保我們的便攜式電子產品（手機、筆記本電腦等）充滿電。但是，我們大多數人不了解電池的工作原理。不過，如果您不擔心，這會有所幫助。本文簡化并解釋了您需要了解的有關電池隔膜的所有信息。

讓我們潛入。 

什么是電池隔膜？

電池隔膜是其陽極和陰極之間的滲透膜。這兩個是電池的電極。 

隔板將兩個電極分開以避免電短路。陽極是正極，陰極是負極。

此外，隔板是一個關鍵部件。它充當電子進出陰極或陽極的通道。電池隔膜必須是多孔的，以允許鋰離子的運輸。

鋰離子電池的性能和效率取決于隔膜的特性和結構。

電池隔膜的作用是什么？

電池隔板的作用是通過避免短路來保證安全。

但這還不是全部。

電池隔板的主要作用是讓離子安全移動。這就是使電池為您的電子設備充電的原因。 

當電池充電時，電子從陽極移動到陰極。當電子反向運動時，從陰極到陽極，電池正在放電。  

電池隔膜的結構是什么？

該結構大約由三個部分組成——陰極、陽極和多孔隔板。很簡單吧？ 

AA 電池結構

電子運動來自陽極或陰極電極。陰極是負極，而陽極是正極，這取決于電池的充電或放電作用。  

隔板是多孔的以允許電子運動。為了提高效率，隔板通常由形成微孔層的聚合物膜組成。

雖然人眼看不到這些孔，但它們允許鋰離子運動。

沒有隔板，電池的功能就失效了。當輔助電池是理想的（自放電）時，多孔聚烯烴薄膜可以控制離子的泄漏。 

微孔層不允許導電，因此始終充當隔離器。

唯一需要注意的是溫度會影響隔板的性能。如果溫度升高到一定程度，毛孔就會堵塞并關閉。因此，它停止了鋰離子的運動。

哪些材料可以制作電池商用隔板？

材料必須是非導體。并且應該有很好的熱穩定性（本文后面會解釋）。

制造商使用特殊的聚烯烴等級來生產可充電鋰離子電池。聚烯烴材料是通過將聚乙烯和聚丙烯層壓在一起而產生的。

聚烯烴是優選的，因為其機械性能、化學穩定性。由于成本低，公司也更喜歡聚烯烴。

下圖是聚烯烴電池隔膜，因此適用于可充電電池。 

除聚烯烴外，其他材料包括：

• 聚氯乙烯 

• 尼龍陶瓷涂層

• 聚酯纖維

• 石棉

• 玻璃和

• 四氟乙烯。 

電池隔膜的制造工藝

與其結構一樣，電池隔膜的生產工藝也很簡單。該過程是通過拉伸或濕法加工聚烯烴材料。

干式程序包括使用機械力來產生孔。并且適用于更高的功率密度。 

濕法包括向聚烯烴薄膜材料中添加添加劑。因此，它是產生孔隙的化學過程。

雖然簡單，但干燥過程會導致毛孔具有不同的大小。結果是分離器的效率降低。干燥過程還會削弱隔板，從而最大限度地降低其穿刺強度。

濕法工藝稍微復雜一些——而且也很昂貴。幸運的是，它為分離器創造了相同的孔徑。結果是潤濕性的改善。

旁注 - 潤濕性是電池隔膜被其電解質溶液“潤濕”的能力。雖然濕法是有效的，但它不會增加電解質的保留。

電池隔膜的特性是什么？

這個問題有助于理解什么是好的輔助電池隔板。隔板不僅負責電池的效率，還負責安全。

通過檢查它們的不同屬性，我們最好地了解這兩個要求（效率和安全性）。所以讓我們試一試吧。 

鋰離子電池

1. 化學穩定性

如您所知，電池隔膜應該具有非導電性。也就是說，隔膜不應與陽極或陰極電極發生反應。

此外，隔板需要保持化學穩定性。再一次，這可確保隔板不會與液體電解質發生反應。這種穩定性有助于電池克服退化。

2. 厚度和機械強度

目標是在不損失機械強度的情況下開發一種薄型電池。換句話說，當鋰離子電池隔膜很薄時，它有助于降低其功率和能量密度。

考慮到這一點，電池制造商確保原電池具有足夠的拉伸強度。它有助于防止電池拉伸，尤其是在卷繞過程中。

3. 孔隙率和孔隙密度

目的是使隔板具有高孔密度。這可以容納電解質并允許鋰離子在電極之間自由移動。

隔板的孔隙率不能太大，也不能太小。孔徑應足夠寬，以便在電池關閉時關閉。

我們以百分比測量隔板的孔隙率。平均孔隙率為 40%。是的，孔應該具有均勻分布。

4. 熱穩定性

隔板需要承受和承受很寬的溫度范圍。它不應在非常高的溫度下卷曲或起皺。在熱失控之前，隔膜應在低于聚合物熔點的溫度下關閉。本質上，這就是退火過程。 

電池隔膜的挑戰（和解決方案）？

好的，不斷發展以提高可充電鋰離子電池的性能。但是，這遇到了很多挑戰。

大多數這些挑戰是由于新出現的需求。例如，對電池具有耐高溫的需求和要求。 

此外，還需要電池在不影響其電池性能的情況下持續很長時間。 

電池隔膜制造面臨的一些挑戰包括：

• 需要生產更薄的隔膜

• 需要增加潤濕性

• 需要提高電池在高溫下的性能

讓我進一步解釋這些挑戰。

需要穩定的熱性能是由于電網和電動汽車的發明。這兩項發明都需要能夠承受高溫的重型電池。

制造商正在通過使用新材料來提高電池性能。熱穩定性優于聚烯烴。

需要增強潤濕性是由于聚烯烴的不相容性。聚合物的選擇與常見的電解質材料不兼容。

新的常規電解質具有高介電常數的特點。這有助于縮短電池的制造過程。

同時，聚烯烴的不相容性導致電流分布不均勻。結果是一次電池無法為您的電子設備充電足夠長的時間。

最后，總是需要更薄的電池。正如預期的那樣，這是具有挑戰性的。電池需要更厚的電極來保持更多的電荷。盡管如此，公司正在推出特殊的聚烯烴等級來提高 LID 的高分子量。 

鋰離子電池有進展嗎？ 

制造商開夜車提高電池隔膜的性能。

公司開發獨特的（并且可能獲得專利的）方法來增強潤濕性和熱穩定性。讓我們來看看到目前為止的一些改進。 

鋰離子電池 

a) 用二氧化硅納米粒子裝飾隔板

該過程包括將二氧化硅納米粒子附著到隔板的孔和孔壁上。預期的結果是提高了對電池電解質的潤濕性。該方法還增強了電池的耐熱性。

雖然隔板材料提高了耐熱性，但二氧化硅納米顆粒提高了潤濕性。

b) 使用相轉化工藝生產新型 PEI（聚醚酰亞胺）

該過程涉及使用 PD 和 BPADA 來生產隔板。這很有幫助，因為電池隔膜現在具有更好的特性。例如，隔板可以處理廣泛的電導率。

PEI 還有助于最大限度地減少電池的膨脹程度。因此，它導致快速的電解質芯吸。

更好的是，電池隔膜顯示出高達 220°C 的熱穩定性。

c) 氫致交聯 (HHC)

該技術是聚環氧乙烷在 PP 隔膜上的共價交聯。效果是增加了聚烯烴的電解質親和力。

通過這種修改，鋰離子電池具有很高的容量保持率。電池還具有低內阻。

結論 

正如我們所見，電池隔板是一種用作隔離器的滲透膜。它將陰極（負電極）與陽極（正電極）分開。

隔膜是一種至關重要的材料，因為它決定了電池的有效性。對于可靠性較差的隔膜，二次電池的質量同樣低下。

電池制造商正在探索新的電池隔膜技術以提高其性能。例如，這種二次電池適用于可在潤澤五洲PCB獲得的 PCB（印刷電路板）。