隔膜（Separator）是鋰電池的重要組成部分之一，在鋰電池中起到隔絕正負極、防止短路、提供Li+遷移的微孔通道的功能，并可在失控條件下，閉合孔隙阻止Li+的遷移，保證電池的安全。隔膜不直接參與電極的反應，但對鋰電池的綜合性能有重要影響。

傳統隔膜vs涂覆隔膜

傳統的聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）有機隔膜，在實際使用過程中，會出現熔點較低、機械強度不夠的問題，且在極端條件下容易引發電池短路。無機陶瓷材料由于熔點高、化學穩定性好、與電解液親和性好等優勢，使得經陶瓷涂覆改進的復合隔膜（有機材料作為底膜，陶瓷顆粒作為涂層材料）受到關注。目前，包括上海恩捷、星源材質和滄州明珠等主流電池隔膜廠商均推出了自家的涂覆隔膜。圖1所示為在基膜上涂覆（Coating）陶瓷顆粒的前后對比。

圖1 在基膜上涂覆陶瓷顆粒的前后對比圖（圖片來源：上海恩捷）

那么，陶瓷涂覆隔膜對于電池隔膜的性能提升到底有多少？是否能有具體的量化實驗進行說明呢？答案是肯定的。為了便于讀者閱讀，小編根據兩不同單位對于復合隔膜和傳統隔膜的對比實驗，梳理出陶瓷涂覆隔膜的優勢所在。

陶瓷涂覆對隔膜自身性能的提升

第一組對比實驗結果來自于東莞市致格電池科技有限公司，其著重于對改性隔膜本身性能的研究與對比。表1為實驗對比中所涉及的條件。

表1 致格電池的實驗條件

致格電池的實驗結果對比了基膜和涂布膜自身的物理、化學性能。實驗結果如表2所示。

表2 改性前后隔膜的性能對比

陶瓷涂覆對電池性能的提升

清華大學核能與新能源技術研究院也對隔膜性能進行了研究，該研究對改性隔膜的關注點主要是在組裝入電池后的性能。其采用的是自制的高分散的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）包覆Al₂O₃納米雜化材料（簡寫為Al₂O₃@PMMA納米雜化材料）。在自制包覆材料的基礎上，制備了PP/Al₂O₃@PMMA/PVDF-HFP復合隔膜，所采用的重要基礎材料如表3所示。

表3 清華大學實驗涉及的重要材料

表4為清華大學對聚合物隔膜、復合隔膜的性能對比情況。

表4 復合隔膜與傳統隔膜的性能對比

總結與展望

綜合而言，陶瓷顆粒（目前以Al₂O₃為主）能夠應用在傳統隔膜的涂布上，其優越性表現在隔膜自身的物理化學性質提高：抗熱收縮能力、浸潤性（致格電池的實驗結果），在組裝入電池后，能夠提高電池的循環性能、倍率性能（清華大學的實驗結果）。

過去的2019年，鋰電池隔膜行業洗牌加速，最大贏家應屬于上海恩捷，其19年全年凈利潤預計達到7.7億元以上，同比增長超過50％，市值達到400億元。其中，濕法隔膜產銷兩旺。值得注意的是，上海恩捷在2010年成立初期便將主要資金和技術集中投入在濕法隔膜的企業，并在2014年成功將濕法+單面/雙面陶瓷涂覆隔膜應用在鋰電池上。

未來，隨著鋰電池能量密度的提高，對于隔膜的要求也會隨之提升。在固態電解質全面到來之前，濕法+涂覆是目前能夠看到的鋰電池隔膜的最佳解決方案。

參考文獻

Al₂O₃陶瓷改性隔膜的安全性能，東莞致格電池科技有限公司，楊和山；深圳市清新電源研究院，石玉磊。

高分散納米Al₂O₃改性復合電解質隔膜的性能，清華大學核能與新能源技術研究院，周冉冉，何向明，尚玉明；燕山大學，李建軍。

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