在(zai)滿(man)足(zu)上(shang)述(shu)的(de)基(ji)本(ben)要(yao)求(qiu)的(de)同(tong)時(shi)
，隔(ge)膜(mo)還(hai)要(yao)達(da)到(dao)安(an)全(quan)性(xing)的(de)要(yao)求(qiu)，例(li)如(ru)在(zai)充(chong)放(fang)電(dian)循(xun)環(huan)過(guo)程(cheng)中(zhong)在(zai)負(fu)極(ji)的(de)表(biao)麵(mian)會(hui)形(xing)成(cheng)鋰(li)枝(zhi)晶(jing)


，尖(jian)銳(rui)的(de)鋰(li)枝(zhi)晶(jing)發(fa)展(zhan)到(dao)一(yi)定(ding)的(de)程(cheng)度(du)可(ke)能(neng)會(hui)穿(chuan)透(tou)隔(ge)膜(mo)導(dao)致(zhi)正(zheng)負(fu)極(ji)之(zhi)間(jian)發(fa)生(sheng)短(duan)路(lu)，釋(shi)放(fang)大(da)量(liang)的(de)熱(re)，從(cong)而(er)引(yin)發(fa)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)熱(re)失(shi)控(kong)，導(dao)致(zhi)嚴(yan)重(zhong)的(de)安(an)全(quan)事(shi)故(gu)。或(huo)者(zhe)在(zai)電(dian)池(chi)發(fa)生(sheng)擠(ji)壓(ya)針(zhen)刺(ci)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，由(you)於(yu)局(ju)部(bu)短(duan)路(lu)點(dian)釋(shi)放(fang)出(chu)大(da)量(liang)的(de)熱(re)，導(dao)致(zhi)隔(ge)膜(mo)發(fa)生(sheng)熱(re)收(shou)縮(suo)，導(dao)致(zhi)大(da)麵(mian)積(ji)的(de)正(zheng)負(fu)極(ji)接(jie)觸(chu)，直(zhi)接(jie)引(yin)起(qi)電(dian)池(chi)起(qi)火(huo)爆(bao)炸(zha)，因(yin)此(ci)隔(ge)膜(mo)對(dui)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)性(xing)能(neng)和(he)安(an)全(quan)性(xing)都(dou)有(you)著(zhe)重(zhong)要(yao)的(de)影(ying)響(xiang)。

 

 

為了滿足鋰離子電池隔膜對性能和安全性方麵的要求，人們開發出了多種複合隔膜，例如PP-PE-PP三層複合隔膜
，在電池溫度高於130℃時，中間層的PE層會發生熔化，而兩側的PP隔膜熔點較高
，起到支撐作用，熔化的PE堵塞PP隔膜上的孔隙，從而達到阻斷放電的作用。再如陶瓷塗層隔膜，在普通隔膜的基體上塗布Al2O3等無機氧化物，在高溫時對隔膜起到支撐作用，減少隔膜收縮，從而提高鋰離子電池的安全性。

 

 

近日，麻省理工學院的Xiaowei Zhang等人對多種不同工藝和結構的隔膜進行了機械性能的研究
，分析了導致隔膜失效的機械參數。這些隔膜包含了幹法工藝製備的PEgemohesancengfuhegemo，shifagongyizhibeidetaocitucenggemo，yijiwufangbugongyizhibeidegemo，zhejibenshanghangailemuqianshichangshichangjiandegemoleixing。shiyanzhuyaoceshileshangshujizhonggemozaizongxiang（MD）、橫向（TD）和對角線方向（DD）的單向拉伸強度
，厚度壓縮實驗和軸向穿刺實驗，這些實驗揭示各種隔膜的失效機械參數。Xiaowei Zhang等人根據上述結果建立了一個PE隔膜的有限元模型，準確的預測了PE隔膜在單向拉伸實驗和厚度壓縮試驗中的PE隔膜的反饋結果。

　　

具體實驗過程如下，首先將參與測試的隔膜材料根據ASTM針對薄膜材料的D882規範的要求，製成了具有規則形狀的長條形試樣，拉伸實驗采用Instron 5944單向拉力機進行測試，拉力加載速度為25mm/min。測試結果發現，幹法工藝製備的PE隔膜和三層複合隔膜在各個方向的抗拉強度上有很大的差距

，例如在縱向MD上，抗拉強度>120MPa，在橫向TD和對角線方向上僅>20MPa。而濕法工藝製備的隔膜在各個方向上具有相似的抗拉強度（>140MPa），而無紡布工藝製備的隔膜的抗拉強度最差（<35MPa）
，無紡布隔膜在縱向和橫向具有相似的強度
，但是對角線方向抗拉強度要明顯弱很多。

　　

為了測試隔膜的厚度壓縮性能，Xiaowei Zhang將隔膜卷繞成具有40層的圓柱形結構，直徑為16mm
，首先給卷芯采用0.5MPa進行加壓，確保隔膜層間沒有間隙，然後逐漸增加壓力直到100MPa。經過上述加壓實驗後，幹法工藝製備的PE和he三san層ceng複fu合he隔ge膜mo在zai軸zhou向xiang上shang變bian形xing成cheng橢tuo圓yuan，但dan是shi濕shi法fa陶tao瓷ci塗tu層ceng隔ge膜mo和he無wu紡fang布bu工gong藝yi隔ge膜mo則ze仍reng然ran在zai測ce試shi後hou保bao持chi了le圓yuan形xing結jie構gou，這zhe主zhu要yao是shi由you於yu幹gan法fa隔ge膜mo各ge向xiang異yi性xing較jiao大da，而er濕shi法fa隔ge膜mo和he無wu紡fang布bu隔ge膜mo各ge個ge方fang向xiang上shang抗kang拉la強qiang度du近jin似si造zao成cheng的de。對dui隔ge膜mo卷juan芯xin的de應ying變bian測ce試shi也ye發fa現xian，在zai壓ya力li加jia載zai的de過guo程cheng中zhong幹gan法fa工gong藝yi製zhi備bei的dePE和三層複合隔膜在20MPa左右存在一個明顯的屈服點，而且應變也大於濕法工藝隔膜和無紡布工藝隔膜，後者在測試中未出現明顯的屈服點。

 

 

穿刺強度實驗發現，幹法工藝製備的PE隔(ge)膜(mo)和(he)三(san)層(ceng)複(fu)合(he)隔(ge)膜(mo)會(hui)在(zai)沿(yan)著(zhe)縱(zong)向(xiang)的(de)方(fang)向(xiang)上(shang)出(chu)現(xian)一(yi)個(ge)較(jiao)長(chang)的(de)裂(lie)縫(feng)，而(er)對(dui)於(yu)濕(shi)法(fa)工(gong)藝(yi)和(he)無(wu)紡(fang)布(bu)工(gong)藝(yi)隔(ge)膜(mo)
，失(shi)效(xiao)多(duo)數(shu)隻(zhi)出(chu)現(xian)在(zai)局(ju)部(bu)，並(bing)且(qie)呈(cheng)現(xian)圓(yuan)形(xing)破(po)口(kou)。

　　

該項研究向我們展示了現在市場上主要隔膜種類在單向抗拉強度、厚度壓縮和穿刺強度，以及在失效模式上的區別。研究發現，幹法工藝製備的PE和三層複合隔膜在各個方向上的抗拉強度存在很大的差異，縱向MD抗拉強度遠大於橫向TD抗kang拉la強qiang度du，而er濕shi法fa工gong藝yi製zhi備bei的de隔ge膜mo在zai各ge個ge方fang向xiang上shang具ju有you相xiang似si的de抗kang拉la強qiang度du
，並bing且qie高gao於yu其qi他ta類lei型xing的de隔ge膜mo
，在zai厚hou度du壓ya縮suo實shi驗yan中zhong由you於yu幹gan法fa隔ge膜mo各ge項xiang異yi性xing很hen大da，從cong而er導dao致zhi隔ge膜mo卷juan芯xin塑su性xing變bian形xing較jiao大da，而er在zai穿chuan刺ci實shi驗yan中zhong濕shi法fa隔ge膜mo也ye展zhan現xian出chu了le最zui高gao的de穿chuan刺ci強qiang度du，並bing且qie隻zhi出chu現xian了le局ju部bu的de圓yuan形xing破po口kou，而erPE隔膜則出現了長條形的裂縫。