常见的微孔聚烯烃隔膜都有哪几种呢

目前，微孔聚烯烃隔膜是市场化程度最高的隔膜，包括聚乙烯和聚丙烯隔膜。微孔聚烯烃隔膜具有良好的稳定性、力学性能，较低成本等优点。

微孔聚烯烃隔膜可分类为聚乙烯单层膜、聚丙烯单层膜、复合多层膜。



图片来源：学堂在线《锂离子电池材料与技术》

隔膜制作工艺分为干法工艺和湿法工艺两种，干法工艺隔膜主要包括聚丙烯单层膜和复合多层膜，湿法工艺隔膜主要包括聚乙烯单层膜（含个人理解）。

1、聚丙烯单层膜

相比湿法聚乙烯膜，干法工艺的聚丙烯单层膜厚度更大，孔径相对更大，孔隙率相对更大，直通孔较多，熔点高于聚乙烯膜，加工更简单，成本更低；但干法工艺的聚丙烯单层膜拉伸强度和穿刺强度略低。



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干法工艺的聚丙烯单层膜一般用于成本要求高（个人理解：需要隔膜的成本较低），能量密度要求低（个人理解：隔膜厚度可以略厚）的储能领域或充电宝等。

2、复合多层膜

复合（PP/PE/PP）多层膜由干法工艺生产，该隔膜由美国隔膜巨头Celgard公司研发并量产。

复合多层膜利用PE（聚乙烯）和PP（聚丙烯）闭孔温度与破膜熔化温度的差异提升锂离子电池整体热安全性。

在复合多层膜中，PE（聚乙烯）位于隔膜中间，PP（聚丙烯）在两侧起支撑作用。



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当锂离子电池内部温度升高至132℃左右，PE（聚乙烯）发生熔化导致闭孔，切断电路。外面两层PP（聚丙烯）熔点在165℃以上，具有抵抗热冲击的作用。当PE（聚乙烯）层闭孔后，锂离子电池温度略微升高，对外层PP（聚丙烯）膜物理特性影响不大，这种特性对锂离子电池提供了第二层安全保护（第一层保护由聚乙烯膜提供）。

3、聚乙烯单层膜 聚乙烯单层膜采用湿法工艺（湿法工艺较复杂，且只生产聚乙烯单层膜）。

相比干法工艺隔膜，湿法聚乙烯单层膜厚度可以更薄，孔径更小，尺寸和分布更均匀，力学强度更高。但湿法聚乙烯单层膜熔点较低，且生产成本高于干法工艺隔膜。



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湿法聚乙烯单层膜适合于对能量密度要求更高的数码电芯和动力电芯领域。

4、特种隔膜

因为聚乙烯（80~85℃发生热变形）和聚丙烯（100℃发生热变形）热变形温度较低。温度过高时，聚乙烯和聚丙烯隔膜会发生较大的热收缩。所以研究人员在传统聚烯烃隔膜的基础上开发了特种隔膜。

（1）无纺布涤纶隔膜

涤纶的化学全称是聚对苯二甲酸乙二醇酯，缩写为PET。PET隔膜（无纺布涤纶隔膜）加工不需要纺纱织布，而是将纺织短纤维或长丝定向或随机排列，构成纤网结构，并采用机械、热、化学方法固定而成。

相比聚乙烯和聚丙烯，涤纶具有更高的熔点，因此PET隔膜热稳定性更高，可以提升锂离子电池热安全性能。但PET隔膜整体孔径较大，整体力学性能较差。

图片来源：学堂在线《锂离子电池材料与技术》   无纺布加工过程对孔径大小与分布的控制难度较大，整体厚度不易控制在足够薄的水平，且加工成本高，目前仍处于研发阶段，未大规模量产。



SEM是扫描电子显微镜的英文缩写，图片来源：学堂在线《锂离子电池材料与技术》

（2）聚酰亚胺静电纺丝隔膜

静电纺丝技术是一种纳米纤维与薄膜制备技术，该技术可概述为在高压静电下，将聚合物溶液进行喷射，雾化分裂出聚合物微小射流，最终固化形成纤维与薄膜。



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聚酰亚胺分解温度超过500℃，具有更高的熔点和热稳定性，聚酰亚胺纳米纤维膜（个人理解：聚酰亚胺静电纺丝隔膜）孔隙率处于30~75%，能吸收190%~378%的电解液，表现出较好的润湿性。

但聚酰亚胺静电纺丝隔膜生产速率较低，成本高；且因为纳米丝之间通过粘接方式连接，所以力学强度低，在关键性能方面仍有待突破。因此聚酰亚胺静电纺丝隔膜也暂未大规模生产。

审核编辑：刘清