動(dòng)力鋰電池要求其使用的隔膜除了具有普通隔膜的基本性能外，還應(yīng)具有更優(yōu)異的耐高溫性能，很多動(dòng)力鋰電池廠家要求隔膜具有150℃的高溫?zé)崾湛s性能。常規(guī)聚烯烴隔膜中，聚乙烯隔膜的熔點(diǎn)為130℃，超過(guò)熔點(diǎn)，隔膜則會(huì)熔斷；而聚丙烯的熔點(diǎn)為163℃，當(dāng)溫度達(dá)到150℃時(shí)，隔膜將收縮30%以上。因此，傳統(tǒng)的聚烯烴隔膜無(wú)法滿足動(dòng)力鋰電池的要求，且傳統(tǒng)的聚烯烴隔膜吸液、保液性差，增加了電池的內(nèi)阻。

　　聚酰亞胺（PI）擁有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和突出的力學(xué)性能，其長(zhǎng)期使用溫度可高達(dá)300℃，是現(xiàn)今綜合性能最好的薄膜類絕緣材料。與聚烯烴隔膜相比，PI因具有極性基團(tuán)而具有較好的鋰離子電解液親和性，因此被視為下一代鋰離子電池隔膜材料。

　　重點(diǎn)內(nèi)容

　　(1)PI表面改性復(fù)合薄膜

　　傳統(tǒng)的聚烯烴隔膜熱尺寸穩(wěn)定性較差，在電池溫度較高時(shí)會(huì)發(fā)生收縮，甚至熔斷，導(dǎo)致電池因正負(fù)極接觸而短路，從而引發(fā)著火或爆炸。因此，研究者通過(guò)在聚烯烴表面涂覆陶瓷或復(fù)合PI等手段提高聚烯烴隔膜的熱穩(wěn)定性。

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　　用PI來(lái)改善基材隔膜熱尺寸穩(wěn)定性的方法主要有兩種，一種是用PI溶液對(duì)基材膜進(jìn)行改性，另一種是以PI多孔膜的方式對(duì)基材膜進(jìn)行改性。

　　在以PI溶液對(duì)熱尺寸穩(wěn)定性較差的隔膜進(jìn)行表面改性時(shí)，PI與這類隔膜的復(fù)合方式包括涂覆、靜電紡絲等。

　　采用PI改善熱尺寸穩(wěn)定性較差的基材隔膜時(shí)，還可以采用PI多孔膜的改性方式。

　　(2)采用PI單層隔膜

　　PI除了被用于改性熱穩(wěn)定性較差的聚烯烴隔膜外，也可單獨(dú)用于制備鋰離子電池隔膜，在多種PI隔膜的制備方法中，以靜電紡絲法、模板法、相轉(zhuǎn)化法研究較多。

無(wú)人船智能鋰電池

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　　靜電紡絲是通過(guò)高壓電場(chǎng)作用，使高聚物溶液或熔體在電場(chǎng)力的作用下，在毛細(xì)管Taylor錐頂被拉伸成超細(xì)纖維的一種新型技術(shù)。靜電紡絲法是一種公認(rèn)的制備超薄納米纖維膜簡(jiǎn)單而有效的方法，靜電紡絲法制備的纖維膜具有纖維直徑小、表面積大、孔隙率高、精細(xì)程度一致等特點(diǎn)，自1996年Reneker首次提出可將靜電紡絲技術(shù)應(yīng)用于制備PI納米纖維以來(lái)，人們?cè)陟o電紡絲法制備PI隔膜方面做了大量研究。

　　模板法是以具有一定結(jié)構(gòu)尺寸且與聚酰胺酸不相容的致孔劑為模板，將聚酰胺酸與致孔劑混合后，經(jīng)亞胺化后得到致孔劑/聚酰亞胺復(fù)合膜，再用模板脫除劑除去致孔劑制備PI多孔膜的方法。致孔劑可以是金屬、金屬氧化物、非金屬氧化物、氫氧化物、碳酸化合物等。

　　相轉(zhuǎn)化法是指將一定組成的聚合物溶液，通過(guò)物理方法改變?nèi)芤旱臒崃W(xué)狀態(tài)，使均相的聚合物溶液發(fā)生相分離，最終轉(zhuǎn)變?yōu)槿S大分子網(wǎng)絡(luò)式的凝膠結(jié)構(gòu)。具體到PI多孔膜的制備方法有熱致相轉(zhuǎn)化法、高濕誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)化法、浸漬沉淀相轉(zhuǎn)換法。其中，浸漬沉淀相轉(zhuǎn)化法是比較常用的一種方法，其過(guò)程是將聚酰胺酸溶液或PI溶液刮涂在支撐體上，然后浸入該聚酰胺酸或PI的非溶中，使溶劑和非溶劑發(fā)生交換，達(dá)到一定程度之后液-固相分離，去除溶劑后，非溶劑所占的空間則形成PI膜的孔。

　　其他方法，由于PI隔膜目前難以加工和量產(chǎn)，制備PI多孔膜的常用方法實(shí)用性欠佳，因此學(xué)者們還探索了其他制備PI多孔膜的方法，如燒結(jié)法、輻照刻蝕法、接枝或共聚不穩(wěn)定鏈段法等。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　隨著電子信息和新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)鋰離子電池尤其是新能源汽車用動(dòng)力電池的安全性提出了更高的要求。因此對(duì)動(dòng)力鋰電池隔膜的耐高溫性能要求也相應(yīng)提高，很多動(dòng)力鋰電池廠家要求隔膜具有150℃的高溫?zé)崾湛s性能。PI隔膜因具有出色的熱穩(wěn)定性和較好的電解液吸液保液性而被視為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的下一代隔膜材料，為動(dòng)力電池提供更好的安全保障。目前，國(guó)內(nèi)外PI隔膜的研究雖然取得了較多的階段性成果，但研究成果多停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段。同時(shí)，相對(duì)于現(xiàn)用的聚烯烴隔膜而言其力學(xué)性能較差，加工成本較高，批量生產(chǎn)所需設(shè)備、工藝還存在較多的問(wèn)題，因此離產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)還有較長(zhǎng)的距離。建議相應(yīng)的科研院所、設(shè)備加工企業(yè)、隔膜生產(chǎn)企業(yè)及隔膜應(yīng)用企業(yè)通過(guò)“產(chǎn)、學(xué)、研、用”的方式開(kāi)展合作研究進(jìn)行攻關(guān)，重點(diǎn)在PI隔膜配方及改性機(jī)理、配套生產(chǎn)設(shè)備及工藝、PI隔膜在鋰電池中的應(yīng)用方面開(kāi)展研究工作，以縮短PI隔膜開(kāi)發(fā)周期，加快PI隔膜的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。