鋰離子電池主要由正極材料、負極材料、隔膜和電解液幾部分組成。鋰離子通過(guò)電解液在正負極之間來(lái)回移動(dòng)完成電池的充放電過(guò)程。其中隔膜在電池中主要起著(zhù)防止正極與負極接觸，阻隔充放電時(shí)電路中的電子通過(guò)，允許電解液中鋰離子自由通過(guò)，從而實(shí)現離子傳導的重要作用。
干法隔膜與濕法隔膜
圖一：隔膜產(chǎn)業(yè)鏈示意圖
濕法工藝又稱(chēng)為熱致相分離法(TIPS)，主要利用熱致相分離原理生產(chǎn)單層PE 隔膜。濕法工藝的基本過(guò)程為：在高溫下將聚合物溶于高沸點(diǎn)、低揮發(fā)性的溶劑中形成均相液，然后降溫冷卻，形成液固或液液相分離，再將其中的高沸點(diǎn)溶劑萃取，經(jīng)過(guò)干燥、熱處理等工序獲得一定結構形狀的高分子微孔膜。
圖二：濕法隔膜生產(chǎn)工藝流程
從工藝環(huán)節來(lái)看，兩種方式的主要區別在于成孔方式，干法工藝通過(guò)拉伸，而濕法通過(guò)溶劑萃取和相分離成孔。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，是否需要溶劑也是兩者最主要的差異。
圖三：干法隔膜濕法隔膜的優(yōu)缺點(diǎn)對比
掃描電鏡下的隔膜形貌
圖四：干法隔膜低電壓下成像結果
盡管目前商用鋰離子電池隔膜多以聚烯烴材料為主，但也存在許多缺陷。干法隔膜的缺點(diǎn)是該微孔膜生產(chǎn)過(guò)程中沒(méi)有進(jìn)行橫向拉伸，使用時(shí)橫向易開(kāi)裂；批量生產(chǎn)的電池內部微短路機率相對較高；電池安全、可靠性不高。而濕法工藝需要大量的溶劑，易造成環(huán)境污染；與干法工藝相比設備復雜、投資較大、周期長(cháng)、成本高、能耗大；因只能生產(chǎn)較薄的單層PE材質(zhì)的膜，熔點(diǎn)只有130 ℃，熱穩定性較差。
圖五：聚烯烴基膜表面改性示意圖
如下圖六所示，利用賽默飛超高分辨場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡Apreo 2所拍攝的濕法隔膜表面和表面進(jìn)行陶瓷涂覆改性的濕法隔膜。憑借鏡筒內完善的“三位一體式”探測器系統，在低電壓下清晰觀(guān)察涂覆層中PVDF和陶瓷層的分布狀態(tài)。
圖六：濕法隔膜基膜（左）和表面陶瓷涂覆層（右）
賽默飛場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡Apreo 2
參考資料：
[1]劉天一,張漢鴻,楊禹.高耐熱陶瓷涂覆鋰離子電池隔膜研究進(jìn)展[J].廣東化工,2021.
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[4]高會(huì )普.高性能復合熔噴鋰離子電池隔膜的研究[C].東華大學(xué),2016.
[5]中泰證券研究所-公開(kāi)資料-濕法隔膜專(zhuān)題報告.
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