五种锂电池隔膜涂布方法介绍

     锂电池的要求是尽可能地提高安全性、高能量密度、高倍率放电、高循环寿命。

     因此，对于锂电池隔膜涂覆的基本原则就是提高耐温性、吸液保液性以及极片粘结性等性能的同时，不能过多的影响透气性、孔径均匀性。

     目前市面上锂电池隔膜涂覆方法主要有无机材料涂覆，有机材料涂覆和有机、无机材料涂覆结合的方式，常见设备以油性芳纶PVDF隔膜涂布机为主。

1、无机涂覆隔膜

     无机涂覆隔膜通常也称为陶瓷隔膜，通过无机材料对聚烯烃隔膜进行改性，提高耐温性和吸液性、保液性。

     陶瓷隔膜是在聚烯烃基膜表面涂覆一层耐温性优异的无机陶瓷颗粒，同时添加粘合剂提高与基膜的粘结性，利用无机材料耐温性高、表面有亲电解液羟基的特点，提高了聚烯烃隔膜的耐高温和吸液保液性，进而提高电池的安全性能。

     目前台罡的涂布设备主要有陶瓷隔膜涂布机，广泛应用在三元锂离子电池中。

2、有机涂覆隔膜

     有机涂覆隔膜主要通过在聚烯烃表面涂覆聚合物材料，改善与极片的粘合性和吸液性，并通过电解液溶胀形成凝胶，通过热压提高与极片的粘结性。聚烯烃涂覆聚合物材料后，能提高电芯硬度，减少游离的电解质，提高电芯安全性。

     常用涂覆材料有PVDF、PVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)、PEO(聚氧化乙烯)、PAN(聚丙烯腈)、PMMA、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、PDA(聚多巴胺)、聚苯乙烯-丙烯酸酯等。

     目前用的最多的是PVDF-HFP，PVDF-HFP结晶度更低，而吸液能力越强，溶胀越大，粘性越大。

     常用设备主要有锂电池卷对卷隔膜涂布机。

3、有机-无机涂覆隔膜

     有机-无机涂覆隔膜，主要是将无机材料和有机聚合物组合，同时提高耐温性和极片粘结性。

4、特种聚合物涂覆隔膜

     特种聚合物材料有芳纶、PI、PEEK、PBI等耐高温聚合物，其兼具无机材料耐高温和聚合物材料的粘结性。

     其中芳纶是研究应用最多的一类材料。

     目前涂覆隔膜用芳纶主要有对位芳纶(PPTA)和间位芳纶(PMIA)两种。

5、通过工艺分层分步涂覆隔膜

     聚烯烃隔膜目前以聚乙烯和聚丙烯材料为主，此类材料本身存在耐温性差的缺点，且作为非极性材料，其对电解液的吸液保液性不好。

     通过涂布机在隔膜基膜上涂布Al₂O₃、PVDF-HFP、芳纶等材料，能提高隔膜热稳定性、吸液保液性、极片粘结力，从而提高电池安全性、能量密度、倍率放电、循环寿命等。

     结语：

     值得一提的是，相比于主流的陶瓷+PVDF涂覆方案，芳纶用于隔膜涂覆的浸润性、耐热性和抗穿刺性更优，受制于成本是陶瓷涂覆的3-4倍，未得到大规模应用。